选矿业、选矿业

当阀门或泵不理想并妨碍运行时，如何判断?做出改变的决定往往是困难和代价高昂的。然而，由于高昂的运营费用，不做出改变的决定可能代价更大。在每个管道中，都有许多选择。在某些情况下，决定是通过信任过去提供支持和解决方案的当地销售人员来做出的。产品可能不是最好的技术，但他们提供支持，帮助解决问题并使流程投入运行。

这篇文章将有助于说明，一个糟糕的阀门或泵的选择可能会导致巨大的运营费用。在某些时候，每个操作都做出决定，认为正在做的事情没有经济和操作意义。这些决定是困难的，需要投资。

在一个案例中，一家矿物加工工厂选择了一个品牌的夹管阀来处理矿物浆液，阀门每45秒开关一次。他们有两个加工厂，在这两个加工厂之间，他们安装了156个小夹管阀。

这些阀门需要定期维护，橡胶套筒每四个月更换一次。这两家工厂要求制造商帮助延长橡胶套的使用寿命。制造商的一些建议是更换橡胶材料，培训人员更换橡胶套和改变阀门的压力额定值。

尽管操作压力仅为每平方英寸60磅(psig)，泥浆固体含量为40%，但制造商推荐了更高的额定压力橡胶套。尽管制造商进行了几次访问，但在三年内，在延长阀套寿命方面并没有取得太大进展。

在处理完这个问题后，这些加工厂开始寻找更好的替代品。一家不同制造商的测试阀门连续运行了两年，没有更换过一次橡胶套，也没有进行任何维护。

上面，请注意，第一个夹管阀(阀门A)经常维修，比第二个阀门(阀门B)便宜大约25.2%。他们尝试的第一套156个阀门(阀门A)在3年里累计维修和备件成本约为67.9万美元。然后，在将所有156个阀门更换为新品牌(阀门B)后，在接下来的3年时间里，维修成本降低到约117K美元。在5年的时间里，阀门a的运营成本约为160万美元，而阀门B的5年运营成本仍仅为23.7万美元。在上述情况下，没有提供或计算每小时的停机成本，但肯定也有额外的成本。(图片由维美德提供)

在那之后，工厂开始用新品牌的夹管阀更换故障，并取得了同样的成功。在他们的两个工厂中，他们更换了156个阀门。该工厂报告的较好的夹管阀的平均使用寿命为27个月，然后阀门才需要维修。

夹管阀的一些优点是:

• 只有橡胶套筒与介质接触。
• 夹管阀没有用于固体或结垢物质积聚的口袋或腔。
• 如果橡胶套筒上发生结垢，阀门的关闭对橡胶套筒有自清洁作用。
• 夹管阀能够在磨料流中实现高达1500psig的高压关闭。
• 通常只更换橡胶套。
• 在橡胶套筒失效之前，阀体是不湿润的。
• 橡胶能很好地抵御磨砂流。
• 夹管阀能够处理固体含量高达85%的固体。
• 许多橡胶化合物可用于各种化学品和介质。
• 夹式阀结构简单，主要由三个部分组成:夹式阀套、阀体和执行机构。

夹管阀是一种简单的装置，它依靠橡胶来提供阀门的磨损寿命，并且可以轻松快速地维修。不幸的是，不同品牌的橡胶质量和性能各不相同。

在夹式阀套中可以使用的橡胶化合物有天然橡胶(NR)、苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)、高温苯乙烯丁二烯橡胶(SBRT)、乙丙二烯单体橡胶(EPDM)、丁腈橡胶(NBR)、氢化丁腈橡胶(HNBR)、氯丁橡胶(CR)、丁基橡胶(IIR)、氟橡胶或氟橡胶(FPM)、氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)和某些版本的聚氨酯(PU)。上述橡胶材料和聚氨酯材料都可以处理高固体磨料浆，但某些橡胶化合物更擅长处理各种化学物质。在某些情况下，针对腐蚀性化学品，夹管阀可能是比外来材料金属阀更好的选择。

同样，要记住，对于夹管阀，橡胶套是与介质接触的唯一部件。这意味着阀体不一定要用奇异的合金制成。SBR, SBRT, NR和PU都是很好的抗磨料介质。

EPDM和FPM是中等强度和强酸的理想材料(请咨询制造商以获得最佳推荐)。丁腈橡胶和氢化丁腈橡胶是理想的油，脂肪和沥青。CR、CSM和IIR都有特定的耐介质。

矿物加工和精炼泵的性能教训

与夹管阀类似，橡胶制造对蠕动泵软管的寿命也有影响。蠕动源于一个医学术语，指的是运河的收缩和放松如何产生波浪状运动，推动运河内的内容物向前。

蠕动泵的工作原理是基于同样的橡胶软管的压缩。当压缩机构被移除或向前移动时，未压缩的胶管反弹并返回到打开位置。由于产生的吸力，胶管的重新打开会吸入新的材料，然后整个过程重新开始。蠕动泵具有以下积极属性:

• 只有胶管和配套法兰与介质接触。
• 维修通常只需要更换胶管和少量润滑。
• 它们适用于吸力提升应用。
• 它们在泵送方向上完全可逆。
• 它们是低剪切，不伤害或搅拌介质。
• 通过增加或减少泵的转速，可以精确地控制它们来增加或减少泵提供的流量。
• 当泵停止时，它是自己的关闭装置，所以流量停止时
  水泵不工作。
• 它们可以泵入80%的固体。
• 所有的橡胶软管都具有良好的抗磨损性，甚至一些腐蚀性介质。
• 它们不断地变干，而不会损坏泵。
• 它们从不需要密封水。

上面的一些要点对用户很重要。例如，如果泵送絮凝剂、试剂或聚合物，蠕动泵不会像某些类型的泵那样剪切介质，这通常可以减少化学品的消耗。此外，事故时有发生，有时泵会干涸。

对于某些类型的泵，这意味着灾难和昂贵的维修费用。蠕动泵可以长时间干燥，对泵没有伤害。在采矿环境中清洁的密封水可能是不可能的，这在较短的时间内可能会导致昂贵的密封水被破坏。蠕动泵没有填料压盖。当停止时，蠕动泵会完全阻碍流动，而其他一些泵在停止时可能会泄漏，并对上游的泥浆进行脱水。最后，某些类型的离心泵非常适合泵送固体。但是，当固体含量开始蠕变到35%以上时，衬里、叶轮等外露部件的磨损率增加。因此，当固体含量增加到50% ~ 55%时，一台在35%固体含量下性能良好的离心泵的维修成本可能会增加2 ~ 3倍。相反，蠕动泵无论泵送的固体含量是35%还是80%，其磨损率和维修计划都是相似的。

优质胶管对蠕动泵的使用寿命至关重要，但胶管的机械关闭方式也会影响胶管的性能和使用寿命。软管在蠕动泵中使用时间长短的主要决定因素是软管被压缩的次数。有一个常见的误解，即浆液的研磨性或固体百分比决定软管的寿命。一般来说，它是对软管进行多少次压缩。另一个重要因素是软管从压缩动作和软管内部的介质温度中获得的温度。由于压缩方式和介质温度等原因导致软管温度升高，当达到软管额定温度时，软管寿命可降低十倍。

目前蠕动泵的压缩方法有三种。其中一种是用两个金属凸起或鞋子360度旋转来压缩软管。鞋子设计的软管泵在压缩过程中产生摩擦和热量。出于这个原因，鞋泵的转速需要保持在每分钟(rpm)的低速旋转，泵的外壳需要填充大量的甘油，以帮助驱散摩擦动作将产生的热量。

第二种选择是结合两个滚轮来压缩胶管。这种风格不会产生摩擦鞋的热量，这可能会增加软管的寿命，特别是在更高的流速和更高的转速下。此外，这种设计不需要大量的甘油来帮助散热。如果整个装配由高质量的部件和结构组成，橡胶软管的寿命和运行费用应小于鞋的设计。

第三种选择是最新的，它包含一个偏心轴和一个重型滚轮，每360度旋转一次。这种设计消除了每一次旋转的压缩。由于软管压缩次数是软管寿命的主要决定因素，这种设计的软管寿命大约是上述备选方案的两倍。这也是由于这种设计几乎不产生热量。这种风格也只需要少量的甘油，对胶管进行轻度润滑。

上图说明了偏心单辊的备件成本和消耗率设计泵和鞋设计泵。这项服务是在一个锌精炼厂，那里有泥浆泵固体，具有化学腐蚀性，并且在高温下(近100℃)。

鞋型蠕动泵由于在压缩设计中产生的热量限制了其运行速度。摩擦动作产生热量积聚，所以他们不能运行在一个更高的转速。出于这个原因，如果使用鞋泵，用户可能被迫使用一个更大的泵，可以运行得更慢，以消除热量。

双辊或偏心单辊设计可以运行在更高的转速，而不产生这种热量。例如，如果泵连续运行，一个4英寸鞋型泵的最大流量可能为每分钟200加仑(gpm)。然而，双辊或偏心单辊设计可以生产440加仑每分钟时，连续运行。

在大多数情况下，使用更大直径的蠕动泵时，将滚动设计与鞋型设计进行比较，可以使用较小的尺寸以降低成本。因此，如果所需流量为150gpm连续，则可能需要一个4英寸的鞋型泵，而偏心滚动单压缩设计可以使用3英寸的蠕动泵连续可靠地产生150gpm。

在过去的20到25年里，橡胶技术和性能得到了提高。几乎每一种橡胶材料都有多种混合物。由于这些技术的进步，夹管阀和蠕动泵提供了更可靠、更持久的产品。

橡胶也可以对抗研磨材料，某些橡胶混合物是腐蚀性化学品的理想选择。使用橡胶而不是合金泵和阀门可以提供持久的使用寿命，以及合金泵和阀门的显著成本节约。对于蠕动泵，压缩方法可以在运行费用中发挥主要作用。

请记住，泵的成本通常只占泵在7年跨度内总成本的1/10。泵的总拥有成本的90%来自未来7年的运营费用。与其他压缩设计相比，偏心单辊设计可以使软管的使用寿命延长2 - 5倍，并且可以节省大量的运营成本。

本文最初发表于泵与系统杂志2023年2月号。