杜邦 vespel CR-6100 离心泵用磨耗零件

杜邦 vespel CR-6100 离心泵用磨耗零件

Vespel ? CR-6100具有以下優點，很適合用在處理流體的離心

泵上。

? 降低振動

? 提高機械軸封壽命和平均維修間隔時間 (MTBR)

? 減少泵運轉時出現卡死的風險

? 提高泵運轉效率

? 降低維修成本

背景

杜邦

TM Vespel ? CR-6100是一種高級復合材料，成份包括高性能

特富龍 (Teflon ? ) PFA碳氟樹脂和定向碳纖維 (PFA/碳氟樹脂增

強復合，20%重量比的x-y平面隨機定向碳纖維)。1996年以來，

Vespel ? CR-6100磨耗零件已經成功使用在數以萬計的離心

泵上，主要用於煉油廠、化工廠、發電廠和其他流體處理設備。

Vespel ? CR-6100主要用作泵的口環 (Wear Ring)、喉部襯套

(Throat Bushing)、主軸軸承 (Line Shaft Bearing)，可取代金屬

和其他復合材料，顯著提升泵的效率和可靠性，改善泵的運轉

性能。Vespel ? CR-6100的材料特性有效降低泵運轉時發生卡死

的機會，口環間隙可以減小50%以上。

口環 (Wear Ring) 的功能

口環安裝時的徑向間隙很小，主要用於隔離泵內的轉動件和靜

止件、分隔液體高壓區和低壓區。在非設計條件 (Off-design)

工況下運轉，泵的主軸容易發生撓曲，引起動環和口環接觸。

傳統的金屬口環在這種接觸或空運轉 (Dry Running) 的條件下，

會導致刮傷或卡死，並引起泵突然發生故障失效 (尤其高載

荷泵)。因此，為減少故障發生率，不得不增大金屬口環的

間隙，但對泵的效率，吸入條件和泵的振動產生負面影響。

Vespel ? CR-6100不但可以減小口環安裝間隙，並能避免發生

卡死，提升泵的運轉性能。

Vespel

? CR-6100口環在運轉和安全方面的優點

當泵出現機械故障，非設計工況下運轉或者空轉時，口環和金屬

件發生直接接觸，容易發生故障；尤其使用金屬口環時，劇烈摩

擦會導致異常發熱，金屬接觸面被刮傷，甚至產生摩擦焊接，

使泵發生卡死故障。這一聚集了高能量的危險情況，會損壞其他

相關設備，可能造成液體泄漏。使用Vespel ? CR-6100，能將接

觸材料被刮傷和泵空轉的可能性減至*小，從而有效避免損壞泵

內的昂貴零部件，大大降低維修成本。

Vespel ? CR-6100還能減小空轉對泵的不利影響。泵在發生吸入

損失、非設計工況、泵啟動或低轉速情況下容易出現卡死。

Vespel ? CR-6100可以承受泵出現卡死和空轉的情況，當恢復正

常運轉條件時，確保泵不受到任何影響，繼續正常工作。相反，

金屬口環在類似的情況下，往往會嚴重卡死並且損壞泵內零

部件，需要進行拆卸維修。

非設計工況的影響

非設計條件的液壓工況或是機械故障時，泵的主軸會出現一定的

撓曲，導致口環中心移位，因此經常會發生口環和轉動的金屬件

相互接觸。此時，金屬口環會卡死，導致泵發生故障。Vespel ?

CR-6100口環不會卡住，使泵在該情況下還能持續運轉。

(參考圖2)

維護方面的優點

Vespel ? CR-6100很容易加工和安裝，幫助縮短維修時間，從而

提高設備利用率。Vespel ? CR-6100能夠加工至直徑大於254mm

的零件，徑向壁厚僅為3.175mm，適合應用於絕大部份的離

心泵。Vespel ? CR-6100的加工只需使用標准的普通刀具，進刀

量大，加工速度快。有別於金屬耐磨材料，Vespel ? CR-6100

不需要進行熱處理或是表面硬化處理。另外，Vespel ? CR-6100

具有出色的耐化學性，適用範圍廣泛，並且能夠直接安裝在金屬

口環內。

杜邦

TM Vespel ? CR-6100用作離心泵磨耗零件的

材料特性

Vespel ? CR-6100材料提供的綜合特性，適合作為多種介質的標

准材料。相對於金屬和其他復合材質的磨耗零件，Vespel ?

CR-6100具有以下優點：

? 熱膨脹系數小

? 耐高溫

? 耐化學性廣泛

? 易於機械加工

? 抗衝擊強度高

? 摩擦系數低

? 高PV值 (P壓力 - V速率)

低熱膨脹系數、低摩擦系數、低磨耗率、加上高PV值，Vespel ?

CR-6100在泵空運轉情況下，可以減少摩擦產生的熱量，避免

泵內零件損壞。在安裝或者發生嚴重汽蝕 (Cavitation) 時，出現

軸承故障或是劇烈振動的情況下，Vespel ? CR-6100以其耐衝擊

強度高和容易機械加工的特性，能有效避免發生損壞，提供高性

能表現。

間隙減小的優點

Vespel ? CR-6100能有效降低泵運轉時出現卡死，口環間隙可

以適當減小，以提升泵的可靠性和運轉效率。表A中列舉了

Vespel ? CR-6100和標准API口環徑向間隙的比較。

口環是泵內的受壓部件，縮小口環間隙可以顯著提高泵的可

靠性，該現象被稱為Lomakin效應。口環產生的徑向力是由

壓差、流速、流體特性形成的函數，和間隙大小成反比。因此，

減小口環間隙能夠提高對轉子的徑向液壓力。對於多種不同

的泵，這一增加的徑向壓力有助於全面降低泵的振動，減小主軸

出現的撓曲，延長泵的使用壽命。

減小間隙還有利於減少泵內的回流，同樣的輸出量需要的能耗

更低，即提高泵輸出效率，節能減排。若使用在大型泵或同時用

在很多泵上，就可以大幅度降低耗電量，每年可節省相當可觀

的成本。另外，口環間隙的縮小可以將汽蝕余量 (NPSHR) 減小

0.6米至0.9米，這能為苛刻的工況提供設計余量。

適合使用Vespel ? CR-6100的泵用磨耗零件

泵的類型 Vespel ? CR-6100 零件

懸臂式和立式管道泵

(API泵)

靜止口環、喉部襯套

兩端支撐式泵 靜止口環、喉部襯套

臥式多級泵

靜止口環、喉部襯套、

分級襯套、減壓襯套

立式泵

靜止口環、分級襯套、

主軸軸承、喉部襯套

* Vespel

? CR-6100只適合於壓縮安裝，用作泵體內的靜止部件。

口環 (Wear Rings)

許多不同種類的離心泵都可以使用Vespel ? CR-6100磨耗零件，

見表B。對於處理260℃以下非研磨性介質的泵，Vespel ?

CR-6100能夠減小口環間隙，改善泵的效率和可靠性。Vespel ?

CR-6100口環也可以用在非設計 (off-design) 工況的泵上，可以

避免金屬口環運轉不順而出現的那種卡死，並可以在出現短時空

轉後，仍能保持泵的正常運轉。

喉部襯套 (Throat Bushings)

機械密封一般由喉部襯套來控制。襯套安裝後留下很小的間隙，

這一間隙會在機械密封環境和處理的流體之間形成一道障礙，

用來控制機械密封的流體環境。Vespel ? CR-6100喉部襯套可以

保持非常小的間隙，代替常規的特制零件、彈簧壓緊式密封、

石墨襯套等。相對於這些特殊襯套，Vespel ? CR-6100的成本

更低，容易安裝，明顯延長密封壽命。另外，Vespel ? CR-6100

喉部襯套的裝配間隙小，能改善常見機械密封的衝洗效率。

立式泵用磨耗零件

Vespel ? CR-6100也可以使用在立式泵中，作為立式泵主軸

軸承，口環和喉部襯套 (如圖5)。Vespel ? CR-6100可以取代常

用的橡膠、黃銅、石墨等其它材料。

對於輕烴泵、冷凝泵和其他潤滑性低的泵，Vespel ? CR-6100能

明顯提高泵運轉的可靠性。(某些立式泵零件需要特殊間隙值，

請參考安裝手冊中的“立式泵注意事項”。)