Eigenschaften und Technologie von Pumpen für die Wasseraufbereitung

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Dieser Beitrag wurde zuletzt von yinkuilin6868 am 17.06.2016 um 09:33 bearbeitet. 1. Einleitung: Wasser ist eine grundlegende Voraussetzung für das Überleben aller Lebewesen. Sowohl das Leben als auch die Produktion der Menschen sind ohne Wasser nicht möglich. Unser Land leidet unter einem Mangel an Wasserressourcen, und diese sind zudem räumlich und zeitlich ungleichmäßig verteilt. Mit der Bevölkerungsentwicklung und dem Wirtschaftswachstum nehmen das Ausmaß sowie die Intensität der Wasserverschmutzung stetig zu. Die Wasserverschmutzung in den wichtigen Flüssen unseres Landes sowie in den Küstengebieten ist äußerst ernst. Die daraus resultierende Wasserkrise behindert erheblich die schnelle Entwicklung verschiedener Branchen und beeinträchtigt außerdem die Verbesserung des Lebensstandards der Menschen. Deshalb ist eine Wasseraufbereitung unverzichtbar. Die Wasserpumpe ist ein wichtiges Gerät bei der Wasseraufbereitung zur Förderung von Flüssigkeiten. Sie liefert Energie an die Flüssigkeit, damit diese die Widerstände im Fluss überwinden und ein konstanter Durchfluss in den Anlagen oder Rohrleitungen gewährleistet wird. Außerdem muss bei der Wasseraufbereitung Chemikalien aus dem Tank A in den Tank B transportiert werden, von einer niedrigeren auf eine höhere Position. All das wird durch die Arbeit der Wasserpumpe ermöglicht. Daraus geht hervor, dass eine sorgfältige Auswahl von Pumpenprodukten sowie das Verständnis der technologischen Entwicklungen bei Wasserpumpen zu einer wichtigen Aufgabe im Bereich der Wasseraufbereitung werden. Dieser Artikel gibt eine kurze Einführung in die strukturellen Eigenschaften sowie die Anwendungsbereiche von Pumpen für die Wasseraufbereitung, zur Orientierung für zuständige Mitarbeiter. II. Klassifizierung von Pumpen für die Wasseraufbereitung
Im Bereich der Wasseraufbereitung werden zahlreiche Arten von Pumpen eingesetzt. Es ist schwierig, diese mit einer einzigen Klassifizierungsmethode zu erfassen. In der Praxis werden die Pumpen meist nach den jeweiligen Anforderungen auf unterschiedliche Weise klassifiziert. Im Folgenden wird eine kurze Einführung gegeben. 1. Nach ihrem Funktionsprinzip klassifiziert: Laufradpumpen: Sie nutzen die Wechselwirkung zwischen den Laufrädern und der Flüssigkeit, um diese zu transportieren – beispielsweise Zentrifugalpumpen, Mischstrompumpen, Axialströmungspumpen, Wirbelstrompumpen usw. Volumenpumpen: Sie nutzen die periodischen Veränderungen des Volumens der Arbeitskammer zur Förderung von Flüssigkeiten, wie z. B. Kolbenpumpen, Plungerpumpen, Membranpumpen, Zahnradpumpen, Schiebelagerpumpen und Schraubenpumpen. Andere Pumpentypen: Pumpen, die nur die potenzielle Energie der Flüssigkeit verändern, wie z. B. Wasserräder usw ； Pumpen, die die Energie des Flüssigkeitsstroms zur Förderung der Flüssigkeit nutzen, wie Strahlpumpen, Wasserkolbenpumpen usw. 2. Nach dem transportierten Medium werden Pumpen in drei Kategorien eingeteilt: Einphasen-Medium-Pumpen, Doppelphasen-Medium-Pumpen und Mehrphasen-Medium-Pumpen. 3. Klassifizierung der schaufelradbetriebenen Pumpen für die Wasseraufbereitung Unter den Pumpen zur Wasseraufbereitung werden schaufelradbetriebene Pumpen am häufigsten eingesetzt. Zu den gängigen Typen gehören: Einstufenpumpen, Mehrstufenpumpen, Zweiansaugerpumpen, Mischstrompumpen, Axialströmungspumpen, Tauchpumpen, Schmutzwasserpumpen, Spiralmotoren, Dosierpumpen, Kolbenpumpen, Schraubenpumpen sowie Strahlpumpen. III. Einführung in die Hauptprodukte 1. Zentrifugalförderpumpen für korrosionsbeständige Anwendungen Diese Pumpen sind im Wesentlichen einstufige, einzugsgeführte, schwenkbare Förderpumpen, die zur Transportierung von nicht festkörnigen, korrosiven Flüssigkeiten eingesetzt werden. Die Betriebstemperatur liegt bei 0–100 °C. In der Wasseraufbereitung wird es häufig im Ionenaustauschverfahren zur Übertragung von H-Wasser verwendet. Die Materialien der Durchflusskomponenten, die mit dem Transportmedium in Berührung kommen, sind Edelstahl und Kunststoff. Der Unterschied zwischen den beiden besteht darin, dass die Verbindung zwischen Pumpenkörper, Pumpendeckel und Tragegestell unterschiedlich ist. Beim Erstgenannten ist der Pumpenkörper am Träger befestigt, wobei die Pumpenabdeckung anschließend am Pumpenkörper befestigt wird ； Letzteres bedeutet, dass der Pumpenkörper mithilfe des Ansatzes der Pumpenabdeckung am Träger befestigt wird – gleichzeitig wird dadurch auch die Pumpenabdeckung festgehalten. 2. Abwasserpumpe Die Abwasserpumpe besteht hauptsächlich aus dem Pumpenkörper, der Pumpenabdeckung, dem Lagerturm, dem Laufrad sowie dem Achsen. Wird hauptsächlich zum Transport von Flüssigkeiten mit Temperaturen unter 80 °C, die Fasern oder andere Schwebstoffe enthalten, sowie von abwasserartigen Flüssigkeiten mit säurehaltiger, basischer oder sonstiger korrosiver Wirkung verwendet. Es gibt zwei Hauptkategorien von Abwasserpumpen: Die eine Art sind Abwasserpumpen mit herkömmlichen Elektromotoren, die andere Art sind Tauchabwasserpumpen. 3. Mitteltür-Pumpe: Die Mitteltür-Pumpe wird in Prozessen der Wasseraufbereitung zur Förderung von flüssigen Stoffen verwendet, die wie Wasser sind. Die maximale Temperatur beträgt 80 °C. Häufig verwendete Zweiwegepumpen sind Zentrifugalpumpen vom Typ S und Zentrifugalpumpen vom Typ flSh. Zentrifugalpumpen vom Typ S weisen eine hohe Effizienz auf, haben niedrige Herstellungskosten und tragen somit zur Energieeinsparung bei. Die Sh-Typ-Zentrifugalpumpen weisen eine hohe Betriebssicherheit sowie eine lange Lebensdauer auf. Zweiteilige Pumpe – wie der Name schon sagt, besteht der Pumpenkörper aus zwei Teilen, einem oberen und einem unteren Teil. Seine Verbindungsnaht und der Mittelpunkt der Achse liegen in derselben Ebene, wobei sie voneinander durch eine Papierunterlage getrennt sind. Obere und untere Teile werden durch Stifte positioniert und mit Bolzen festgezogen. Sowohl die Einlassöffnung als auch die Auslassöffnung befinden sich am unteren Teil des Geräts, in horizontaler Richtung – also senkrecht zur Pumpenwelle. Nachdem Ober- und Unterteil zusammengefügt wurden, entstehen zwei symmetrische Saugkammern auf beiden Seiten des Laufrads. Die beiden Kammern teilen sich einen Eingang. In der Mitte befindet sich eine Hochdruckkammer, deren Boden mit dem Auslassrohr I:1 verbunden ist. Während sich das Laufrad der Zentrifugalpumpe dreht, entsteht aufgrund des niedrigen Drucks auf der Einlassseite und des hohen Drucks auf der Auslassseite innerhalb der Pumpe eine ungleichmäßige Kraftverteilung auf beiden Seiten des Laufrads. Um dieses Problem zu vermeiden, wurden in der Mitte rechts des Laufrads mehrere kleine Ausgleichslöcher angebracht. Dadurch kann ein kleiner Teil des Hochdruckwassers auf der rechten Seite in den Niedrigdruckbereich zurückfließen, wodurch der axiale Druck ausgeglichen wird. 4. Zweiwegepumpen: Zweiwegepumpen nutzen einen Kolben (oder Pumpstempel), der sich im Pumpenzylinder hin und her bewegt, um das Volumen des Pumpenzylinders zu verändern. In Kombination mit zwei Ventilen wird so das Ein- oder Ausströmen der Flüssigkeit erreicht. Je nach Konstruktion des Kolbens lassen sich Zylinderpumpen in Kolben-Zylinderpumpen, Plunger-Zylinderpumpen und Membran-Zylinderpumpen einteilen. Der wichtigste Bestandteil einer Kolbenpumpe ist der Kolben. Durch die Bewegung des Kolbens im Pumpenzylinder wird Flüssigkeit angesaugt oder abgegeben. Der Hauptbestandteil einer Kolbenpumpe ist der Kolben – er hat eine kolbenförmige Struktur. Die Kontaktfläche des Kolbens ist größer als die des Pistons, wodurch er widerstandsfähiger gegen Abnutzung ist. Seine Wirkungsweise ist genau wie die eines Kolbens. Der Hauptbestandteil der Membrankolbenpumpe ist ebenfalls der Kolben. Im Gegensatz zur Kolbenpumpe wird der Arbeitsraum der Pumpe durch eine gummierte (oder stählerne) Membran vom Pumpenkörper getrennt. Wenn der Kolben sich hin- und herbewegt, bewegt sich auch die Membran mit, wodurch Flüssigkeiten eingesaugt oder ausgestoßen werden können. 5. Messpumpen und Schraubenpumpen werden in Prozessen der Wasseraufbereitung häufig eingesetzt. (1) Messpumpen gibt es in zwei Arten: Kolben- und Membranmesspumpen. Sie bestehen hauptsächlich aus Schneckenrad, Exzenter, Bogenrahmen, Kreuzkopf, Kolben, Exzentralkugel, Regulierungszieher sowie Elektromotor. Eine Dosierpumpe ist eine Kolbenpumpe, die den Durchfluss dynamisch oder statisch regulieren kann: Der Durchfluss wird durch Anpassung des Abstands zwischen dem Schraubenrad und der Exzenterachse gesteuert. Je kleiner der Abstand zwischen dem Schraubenstab und der Exzenterachse ist, desto größer ist die Hubweite der Pumpe – und damit auch ihr Durchfluss ； Umgekehrt ist auch das Durchflussvolumen der Pumpe geringer. Pumpen vom Typ J werden häufig eingesetzt, wenn eine genaue Mengemessung erforderlich ist, die Dosierung anpassbar sein muss und ein kontinuierlicher Durchfluss des Mediums gewährleistet werden soll. In Prozessen zur Wasseraufbereitung werden sie zur Transportierung und Zufuhr korrosiver sowie nicht-korrosiver Chemikalien ohne Feststoffpartikel eingesetzt. Je nach den chemischen Eigenschaften des Transportmediums kann für den Durchflussbereich der Hydraulikzylinder ein entsprechend korrosionsbeständiges Material verwendet werden. (2) Schraubenpumpen: Es gibt Einzelschraubenpumpen, Doppelschraubenpumpen und Dreischraubenpumpen. Kann zur Förderung von Flüssigkeiten verwendet werden, die ein oder mehrere Medien enthalten – sei es neutrale oder korrosive Flüssigkeiten, saubere oder abriebfähige Flüssigkeiten, Flüssigkeiten mit Gasen oder solche, bei denen Blasen entstehen können, sowie Flüssigkeiten mit hoher oder niedriger Viskosität. Zudem eignet sie sich für Flüssigkeiten, die Fasern oder feste Partikel enthalten. Sie findet daher in verschiedenen Industriezweigen breite Anwendung. Der Arbeitsmechanismus der Schraubenpumpe ist folgender: Wenn die Schraubenpumpe in Betrieb ist, wird die Flüssigkeit aufgenommen und gelangt anschließend in den von den Schraubenzähnen sowie dem Pumpenkörper gebildeten abgeschlossenen Raum. Wenn sich die Antriebswelle dreht, erhöht sich durch das Drücken der Schraubenzähne das Volumen dieses abgeschlossenen Raums – dadurch entsteht Druck in der Pumpe. Gleichzeitig bewegt sich die Flüssigkeit axial vorwärts. Da der Schraubenschaft sich mit konstanter Geschwindigkeit dreht, ist auch das Volumenstrom des Flüssigkeitsausflusses gleichmäßig. Daher weisen Schraubenpumpen Vorteile wie gute Wirtschaftlichkeit, hohen Druck, gleichmäßigen Durchfluss und hohe Drehzahl auf. IV. Technologische Entwicklungen Im Hinblick auf die bessere Erfüllung der Anforderungen an Pumpen in der Wasseraufbereitungsindustrie sind die wichtigsten technologischen Entwicklungen in diesem Bereich wie folgt. 1. Technische Forschung zur Betriebssicherheit von Pumpen In der Wasseraufbereitungsindustrie sind Wasserpumpen äußerst wichtige Geräte. Die sichere Betriebsweise der Wasserpumpe hat direkten Einfluss auf den reibungslosen Ablauf des Wasseraufbereitungsprozesses. Sollten größere Störungen auftreten, kommt der gesamte Wasseraufbereitungsprozess zum Stillstand, was erhebliche Unannehmlichkeiten für das Leben und die Produktion der Menschen mit sich bringt. Auf der Grundlage der aktuellen Analyse des Betriebszustands von Pumpen zur Wasseraufbereitung sind die häufigsten Defekte: Oberflächenkorrosion des Laufrads durch langfristigen Kontakt mit Abwasser, frühzeitiger Verschleiß und Bruch der Läuferblätter, Abnutzung der Durchflusskomponenten des Pumpenkörpers, Verbiegung der Pumpenwelle sowie Verschädigung des Elektromotors und der Lager. Die Erforschung der Betriebssicherheit ist sehr wichtig. Durch solche Forschungen kann nicht nur die Sicherheit der Pumpe verbessert werden, sondern auch ihre Lebensdauer verlängert werden. 2. Technische Forschung zur automatischen Steuerung von Pumpen Im Prozess der Wasseraufbereitung ändern sich die Wassermenge sowie der Wasserdruck im System ständig. Wenn diese Anforderungen nicht erfüllt werden können, beeinträchtigt das den reibungslosen Ablauf der Produktion und führt zu erheblichen Verschwendungen. Um eine effektive Steuerung zu gewährleisten, ist eine Fernüberwachung sowie eine direkte Steuerung des Produktionsystems erforderlich ； Um die Produktivität und Sicherheit zu steigern, ist es auch notwendig, die entscheidenden Teile der Pumpen für die Wasseraufbereitung zu überprüfen. Daraus geht hervor, dass die Forschung in den Bereichen der Automatisierungssteuerung eine wichtige technologische Entwicklungsrichtung darstellt. Derzeit gibt es viele Forschungen zur Technologie der automatischen Frequenzanpassung. Schon jetzt wurden erste, zufriedenstellende Ergebnisse erzielt, die erhebliche wirtschaftliche und soziale Vorteile mit sich bringen. Die Methode zur Regulierung der Drehzahl weist eine gute Energieeinsparung auf, was in vielen nationalen Praktiken bereits nachgewiesen wurde. In vielen Anwendungsgebieten von Pumpen ist es manchmal notwendig, dass die Leistungsparameter der Pumpe konstant bleiben, während es in anderen Fällen erforderlich ist, dass diese Parameter sich je nach Einsatzbedingungen ändern. Durch die Anpassung der Drehzahl kann dieses Ziel erreicht werden. Gleichzeitig wird auch die Effizienz der Leitungen verbessert, wodurch die Gesamteffizienz des Systems erheblich gesteigert wird. 3. Technische Untersuchungen zur Auswahl von Wasserpumpen und zur Energieeinsparung im System: Aus verschiedenen Gründen gibt es bei der Auswahl und Konzeption von Pumpen viele unangemessene Praktiken, die zu Energieverschwendung führen und die Bemühungen zur Energieeinsparung erheblich beeinträchtigen. (1) Prinzipien bei der Auswahl von Wasserpumpen: 1) Die Nutzerorganisation muss die Leistungsparameter sowie die notwendigen Betriebsbedingungen der Pumpe angemessen festlegen. 2) Die Entwicklungsabteilung sollte den Typ sowie die Parameter der Pumpe sinnvoll festlegen, um die Anforderungen vor Ort zu erfüllen. 3) Vollständige Berücksichtigung der höchsten Effizienz der Pumpe, des Effizienzbereichs bei hoher Leistung sowie der tatsächlichen Effizienzwerte in der Praxis. 4) Durchführen eines technisch-wirtschaftlichen Vergleichs, um daraus die technisch fortschrittlichste und wirtschaftlich sinnvollste Lösung auszuwählen. (2) Steigerung der Effizienzindikatoren des Betriebs des Zentrifugalpumpensystems. Die Energieeinsparung bei Zentrifugalpumpen sollte nicht nur auf die Untersuchung der Effizienz der Pumpe selbst beschränkt bleiben. Vielmehr sollten die Effizienzindikatoren des gesamten Systems berücksichtigt werden, damit das gesamte System effizient energieeinsparend arbeiten kann. In diesem Bereich gibt es großes Potenzial. In den folgenden Bereichen sollten detaillierte Analyse- und Forschungsarbeiten durchgeführt werden. 1) Ist die Anordnung der Pumpenanlage im Verhältnis zum gesamten Produktionsystem vernünftig? Sie muss sowohl den Anforderungen an die Nutzung entsprechen als auch die Energieeinsparungsanforderungen erfüllen. 2) Ist die Anordnung der Zentrifugalpumpe und des Motors vernünftig, und wie gut ist die Energieeinsparung durch den Motor? 3) Ist die Anordnung der Leitungen vernünftig, um deren Anzahl zu verringern und die Effizienz zu steigern. 4) Ist die Anordnung des Antriebsystems vernünftig? Die Wahl und Verwendung des Antriebssystems beeinflusst nicht nur die Effizienz der Übertragung, sondern auch die Effizienz des Antriebsmotors, der Wasserpumpe sowie der Leitungen. 5) Effizienz und Rationalität des Dampfes. 6) Sind die Leitungen sowie die Wartung des Zentrifugalpumpensystems angemessen? 4. Forschung zu besonderen Eigenschaften Aufgrund der unterschiedlichen Einsatzbedingungen müssen neben den oben genannten technischen Forschungsarbeiten auch weitere Untersuchungen zu besonderen Eigenschaften durchgeführt werden. Dabei geht es hauptsächlich um die folgenden Aspekte. 1) Forschung an speziellen Transportmedien, z. B. fest-flüssigen Mischtransportmedien. 2) Forschung an speziellen Materialien, die über eine hohe Korrosions- und Abnutzungsbeständigkeit verfügen sollten. 3) Forschung zu speziellen Strukturen, z. B. ohne Verstopfung der Durchflusskanäle, doppelte Spezialstrukturen usw. V. Fazit: Pumpen sind wichtige Geräte in den Prozessen der Wasseraufbereitung. Es wurde eine kurze Analyse mehrerer wichtiger Pumpentypen für die Wasseraufbereitung durchgeführt, wobei ihre strukturellen Eigenschaften sowie die Einsatzbedingungen zusammengefasst wurden. Dies dient als Orientierungshilfe bei der Auswahl von Pumpen für die Wasseraufbereitung. Gleichzeitig wurden die technologischen Entwicklungen bei Pumpen für die Wasseraufbereitung aufgezeigt. Um Effizienz zu steigern und Energieverbrauch sowie Ressourcenverschwendung zu verringern, sind weitere Forschungen und Untersuchungen in den Bereichen Sicherheit beim Betrieb der Pumpen, Automatisierung, Energieeinsparung sowie spezielle Eigenschaften notwendig.