应用高分子聚合物涂层 提高水系统效率
时间:2016-08-04 16:11
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流体处理设备会遭受物 理机械损坏以及整体 或局部的腐蚀侵蚀等 问题。这些问题都会 造成泵效降低及性能恶化,最终导 致运行成本的增加。泵生产商及最 终客户都希望将性能恶化程度降至 最小化。毋庸置疑,水力损失是效 率 下 降 的 主 要 原 因( 混 流 泵 下 降 16%,径流式泵下降 30%)。通过 涂层技术则可以减少损耗、提高泵 的性能并且降低运营成本。高分子 聚合物涂层技术在提高水系统效率 方面有着优越的性能和成功的案例, 通过该技术则可以减少损耗、提高 泵的性能并且降低运营成本。
可提高泵效的疏水涂层
泵设备可以通过改变泵表面光 洁度达到减少耗能、提高水能的目 的。事实上,效能的损耗是由流体 与泵壁之间的摩擦力、流体加速与 减速、以及流体流动方向的改变而 造成的。泵壁越光滑,湍流就越会 减少,因此在水流通道内可以降低 泵移动流体所需的能量。为了提高 泵的性能,泵生厂商会力图提高泵 壁表面的光滑度以减少流体出现湍 流。这可以通过对选择的金属泵体 进行抛光而实现,如不锈钢 , 但是 这种方法不仅耗时而且费用昂贵。 光滑的表面还可以通过在泵的蜗壳 和叶轮上涂装耐腐蚀侵蚀的提效涂 层来实现。这些高分子聚合物涂层 是为流体处理系统提效而专门设计 的,并且保护金属不受腐蚀侵蚀的 侵害。 它们兼具了多种独特的性能, 如自流平施工、疏水性及水能平滑 性,因此是水泵流体通道涂层的最 佳选择。这些涂层与水分子之间具 有较低的电子亲和性,因此敷涂在 金属表面后会形成光滑表面,使水 或其他水溶液能够在涂层表面更易 滑动。
图 1 中显示了这些具疏水性特 种环氧涂层的光滑程度:敷涂了贝 尔佐纳(Belzona)1341 的表面光 滑度是抛光后不锈钢表面的 15 倍。 该涂层不仅可以提供腐蚀侵蚀保护, 而且也是为水泵、管道、阀门以及 其他流体处理设备提效而设计的高 性能涂层。 由于表面光滑以及阻力与摩擦 的减少,泵的水力性能得到显著提 高。英国国家工程实验室进行了测 试,图 2 的性能曲线将涂装贝尔佐 纳 1341 前后的吸入与排出口径为 250 毫米的单级端吸离心泵进行了 对比,结果显示,未敷涂前,泵运 行 速 度 为 1,300 转 数 / 分, 泵 的 流量为 875 立方米 / 小时,扬程为 26.5 米,整体最高效率为 83.5%(水 泵效率是水泵有效功率与轴功率之 比)。 对 同 一 个 泵 涂 装 贝 尔 佐 纳 (Belzona)1341(超滑金属)后 进行测试,结果显示最高效率提高 了 6%,而在耗电负荷点上则减少了 5.1 千瓦时。根据上述结果,假设每 年 5,000 小时的运行周期,则可节 省电量高达 25,500 千瓦时。遍布全球的许多泵生产商也都测试出相 似的结果,根据该经涂层保护的工 业设备所得到的反馈,表明了使用 该涂层的成本回报率超过购买新泵。
提高泵效 回收成本迅速
在 2013 年,葡萄牙的一家供水 站开始寻找提高水效的解决方案。 该厂的耗能及成本很高,根据 2012 年的记录,每年消耗为 1.7 兆千瓦 时 / 年,供水量为 1.2 百万立方米 / 年。该客户计划对受损的泵进行整 修并减少叶轮及蜗壳内部摩擦以提 高水力性能,因此寻求一个可靠长 效的解决方案。泵内壁涂装特种涂 层将水流最大化,在减少内部磨损 的同时还能降低能耗,减少未来的 维护施工成本。 图 3 显示了该涂料的现场应用 图 3 现场应用高分子聚合物涂层技术 施工前的泵叶轮 修复及涂装后的泵叶轮 施工前的泵 涂装完贝尔佐纳 1341 (超滑金属)的叶轮 情况。操作过程如下:先将水泵拆 装后,对内表面进行喷砂处理,去 除原有涂层,使表面清洁度至少达 到 SA2.5, 表面粗糙度至少 75 微米; 并对表面进行清洁和检测,确保没 有灰尘及其他微粒。
在喷砂处理后, 将贝尔佐纳(Belzona)1111(超 级金属)的施工区域进行标注,贝 尔佐纳(Belzona)1111 是修复金 属基材的环氧膏状级复合材料。通 过使用与产品配套的刮刀,用膏状 级材料重建腐蚀受损的区域,恢复 原有的表面轮廓。该材料不含有挥 发性物质,具有极佳的耐腐蚀性, 并且与磨损物质接触时,可以有效 地保护基材。使用毛刷涂装贝尔佐 纳(Belzona)1341(超滑金属) 的第一层,在两个小时内,重复涂 第二层, 使干膜厚度达到 500 微米。 该涂层被指定应用的原因在于它不 仅可以为设备提供长久的腐蚀侵蚀 防护而且可以提高泵效。 该 项 目 验 证 后 显 示, 泵 在 涂 装后对水力性能提升有着积极作 用,在非高峰时间段的能量消耗从 44.9% 降 至 39.3% (-12.5%), 根 据 8 个月的记录,能量消耗减少了 14.9% ( 千瓦 / 立方米 ), 147,247 千瓦时,成本降低了 20.3%,投资 回报率为稳定运行四个月。