Bombas de polpa horizontais: o guia de engenharia para seleção, vida útil e custo total de propriedade

Uma bomba de polpa horizontal é uma bomba centrífuga feita usando invólucros de paredes pesadas e extremidades úmidas tolerantes ao desgaste, de modo que possa passar por uma polpa industrial cheia de sólidos abrasivos sem se autodestruir em questão de semanas. Essas bombas são projetadas e são usadas nas indústrias de mineração, dragagem e processamento, onde as bombas normais de serviço de água morrem em poucos meses. Este guia de engenharia explica como dimensionamos sua matemática, os compromissos metalúrgicos que trocamos, os pontos de falha que projetamos e a análise de custo do ciclo de vida de cinco anos que identifica separadamente bombas que duram dois anos em relação aos mortos em quatro meses. Cada bit de dados neste artigo foi retirado de padrões estabelecidos, autoridades e fóruns de profissionais, nem mesmo o marketing de fornecedores o toca.

Como funciona realmente uma bomba centrífuga horizontal de polpa

Uma bomba de polpa centrífuga montada horizontalmente gira um impulsor dentro de um invólucro fortemente moughado chamado voluta As palhetas do impulsor ejetam o fluido para fora, e essa ação transforma a rotação do eixo em pressão assim como uma bomba horizontal padrão O que é diferente sobre a lógica do serviço na polpa é quase tudo a bomba de polpa centrífuga tem um diâmetro maior, de modo que corre a uma velocidade de ponta mais baixa, o invólucro é um arranjo sacrificial em vez de uma única estrutura, e o rolamento hidrodinâmico fica em um eixo mais curto e rígido para resistir às cargas laterais criadas por partículas abrasivas.

H3-Q: Como uma bomba centrífuga horizontal difere de uma bomba de água padrão?

Uma bomba de água destina-se a circular fluido limpo com partículas com menos de cerca de dois milímetros e usa peças umedecidas de liga ou ferro fundido otimizadas para hidráulica ao custo da resistência ao desgaste. Uma bomba de polpa centrífuga horizontal sacrifica um pouco disso. Os designs atualizados oferecem eficiência de 65 a 80 por cento no melhor ponto de eficiência, em comparação com acima de 85 por cento de eficiência no serviço de água limpa para componentes que podem viver uma exploração constante com sólidos abrasivos. As paredes de revestimento usam 40 a 60 por cento mais do que o mínimo exigido hidraulicamente, e as palhetas têm menos lâminas maiores projetadas para resistir à erosão, mantendo o mesmo desempenho hidráulico.

História de Fagun Geshopro dedicado pode ser rastreada até 1938, quando Charles Warman projetou a bomba da série AH inicial na mina de ouro Kalgoorlie na Austrália Ocidental O projeto básico de Warman wet ends, swap-out liners e pesados-cartuchos de rolamentos externos para serviços pesados define todos os modernos desempenhos de bomba de slurry horizontal As medições de teste de fluxo, cabeça e eficiência especificadas na acreditação de desempenho hidráulico ANSI/HI 12.1-12.6 foram usadas para fornecer verificação de desempenho dos modelos atuais para que o gráfico de cada fabricante possa ser comparado de forma justa.

O modelo de ataque de polpa de 3 vetores: por que as bombas padrão falham no serviço abrasivo

Todas as discussões de falha da bomba começam com “o impulsor falhou,” que é verdadeiro, mas não útil porque três fenômenos distintos estão escondidos embaixo dessa palavra Uma pasta se aproxima de uma bomba ao longo de três vetores de ataque independentes, e cada vetor requer uma forma diferente de ataque. Esse entendimento é chamado de Modelo de Ataque de Polpa de 3 Vetores e orienta cada escolha de material e geometria em todas as aplicações de bombeamento downstream.

Abrasion vetor we all picture the we all picture the granbby particles scru away a surface. Número de Miller mede a abrasividade da pasta; ASTM G7-15 define-o Que os testes acionam um bloco de desgaste de ferro-cromo de meia polegada por uma polegada através de uma pasta altamente abrasiva de 50 por cento a 48 golpes por minuto com uma carga morta de cinco libras, em seguida, marca a diferença de peso após duas horas.50 é um Número de Miller bastante manso; 150 é agressivo; rejeitos de cobre e descargas de moinho são rotineiramente acima de 100 Selecionar um impulsor com uma dureza que se adapta ao Número de Miller é o passo um.

engenheiros batidas em uma superfície em ângulo mais alto e velocidade para ele os engenheiros de superfície e superfície ambos precisam ficar parados para um. Locais de erosão clássicos são pontas de palhetas de impulsor Velocidades rápidas do impulsor ajudam: defina o impulsor maior para funcionar mais lentamente A orientação do Instituto Hidráulico recomenda a operação de bombas na velocidade mais baixa que seu dever exige.

A corrosão é frequentemente o terceiro vetor negligenciado Uma pasta espumante com um pH de 4 e cloretos dissolvidos transformará uma partícula em solução, não a desgastará Uma liga de reserva com alto cromo e preço mais alto superará uma liga de curso em serviço agressivo; selecionar a liga errada parece um erro de aquisição que custará dias Dow.

Dimensionamento e seleção hidráulica: fluxo, cabeça e tamanho de partícula correspondentes

a seleção da bomba de polpa começa com cinco parâmetros, e todo fornecedor sério solicita todos os cinco antes de citar Perca qualquer um, e a bomba com dentes Zijaw que chega pesa muito no seu primeiro ano de operação.

• fluxo de fluxo de projeto no volume necessário por hora na descarga da bomba (m3/h ou US gpm).O fluxo transitório requer maior fluxo no ciclo de trabalho.
• Total dinâmico cabeça elevação-4, atrito da tubulação, pressão (metros de pasta).a fricção do sistema de pasta pode ser 2001TP3 T maior do que os cálculos para água limpa sugerem.
• a concentração de sólidos na pasta fluida, a gravidade específica da pasta fluida, o perfil de tamanho de partícula (não apenas d50), a abrasividade expressa como o Número de Miller ou a dureza de Mohs do mineral dominante.
• Processar a temperatura da pasta na bomba, além de quaisquer cenários com temperaturas elevadas da pasta. Máximo de revestimentos de borracha em 8503; ligas de alto cromo manuseiam confortavelmente 120503.
• NPSH disponível na cabeça de sucção positiva líquida na entrada da bomba, incluindo consideração para a penalidade de altitude se a trajetória de voo das bombas for superior ao nível do mar.

Armado com esses cinco números, seu exercício de seleção é uma simples questão de sobrepor seu ponto de serviço na curva de desempenho do fabricante e selecionar o mais próximo que atinge dentro de 80 a 110 por cento do melhor ponto de eficiência (BBP) Esta é a única regra mais crítica na prática de bombas centrífugas, e é a única razão mais frequentemente ostentada pela qual o serviço de polpa acaba com bomba de grandes dimensões: o comprador acaba pagando por cada etapa de remoção de turbidez no livro, mais o custo para belaboring a má escolha em direção à aceleração de estoque, porque ele esperava que vinte por cento mais crédulos iria acenar quando ele se inclinou para trás em sua cadeira e disse ok para o sopro de charuto.

Correndo bem o BBP 40 a 0 por cento do fluxo de projeto 6 não consome apenas excesso de energia elétrica As roscas do praticante Eng-Tips capturam o efeito claramente: “Operando até agora à esquerda do BBP impõe cargas de força no eixo cargas desequilibradas causam deflexão do eixo, vibração e desgaste prematuro.” Em inglês simples, a bomba que você superespec'd para sentir “beefy” é a bomba que desce primeiro BBP publica a folha de trabalho do seletor de bomba de polpa horizontal isso mapeia seu ponto de trabalho em relação às curvas da Série AM para que você fique seguro dentro da faixa de saúde.

Metalurgia e seleção de forro: liga de alto cromo vs borracha vs poliuretano

A seleção de materiais de ponta úmida canaliza mais de suas despesas operacionais de vida do que o resto de seu projeto combinado, e é o mundo em que os profissionais de marketing de fabricantes vivem nariz a nariz com laboratórios de conchoop O resultado final é que existem três pedigrees que afirmam que cada um tem a localização perfeita, e nenhum esquadrão ganha em todos os lugares em lama O gráfico abaixo monta os envelopes operacionais que as fichas técnicas do fabricante e os testes de laboratório de abrasividade paramétrica revelaram; o desgaste abrasivo real em sua planta dependerá do Número Miller exclusivo e da propagação de partículas que você está trabalhando.

Comparações independentes de taxa de desgaste são incomuns A maioria dos dados disponíveis se origina com produtores de bombas testando os compostos proprietários de força de laboratórioInarirothe, por exemplo, usa borracha premium Linatex da Weir e liga Hyperchrome A61 no mesmo wet-end Tratar quaisquer conclusões de fonte única como direcionais em vez de definitivas A única coisa que toda a indústria concorda é que mudar as famílias de materiais de meia-idade no mesmo quadro da bomba é um procedimento simples, desde que o conjunto do rolamento se adapte à mudança, de modo que o compromisso do material no momento da aquisição raramente é final O BBP guia de decisão do revestimento úmido explora o tamanho das partículas e as regras químicas com mais detalhes, e o wet-end da bomba de polpa de alto cromo a página explica as escolhas da categoria da liga em detalhes.

Custo total de propriedade: energia, peças de desgaste e a regra do ciclo de vida 50-25-15-10

Lápis. Instruçãoa Os compradores de bombas que negociam mais sobre o preço de compra geralmente acabam gastando mais em cinco anos O Guia de custos do ciclo de vida da bomba produzido em conjunto pelo Departamento de Energia dos EUA e Instituto Hidráulico registra essa desproporção: as aplicações de bombas representam quase 20% da demanda elétrica mundial e, em uma unidade industrial, normalmente consomem de 25 a 50% da energia elétrica. Esse nível de ganho de eficiência no rack começa a importar; que uma diferença de eficiência de um ponto vale mais do que a própria bomba, ao longo de sua vida útil.

As proporções aproximadas acima do que chamo de Regra do Ciclo de Vida 50-25-15-10 são os valores medianos derivados da orientação DOE e dos dados de campo publicados pela sistemas bomba“>DOE Better Plants pump systems program. Energy costs account for most of the expendure for any pump operating more than 4,000 hours per year Os custos de manutenção aumentam em sua parcela para os deveres de Hanna the Alermah em que os componentes do wet-end são esgotados rapidamente o tempo de inatividade aumenta rapidamente quando uma bomba se senta em uma função de caminho crítico, porque a perda de receita de processo de uma parada imprevista supera a despesa de hardware.

De acordo com a Regra do Ciclo de Vida 50-25-15-10, “O preço de compra de uma bomba normalmente responde por menos de 15 por cento dos custos totais de vida útil para possuir e operar esse dispositivo Os custos de energia e manutenção, não o preço de compra inicial, estabelecem o menor custo total de propriedade.”

Instituto Hidráulico e Departamento de Energia dos EUA, Custos do ciclo de vida da bomba: um guia para análise LCC para sistemas de bombeamento

Usar a regra como um guia para uma compra específica é uma questão de estrutura de tomada de decisão, em oposição a uma questão de preço As diretrizes abaixo se constroem a partir dos cinco parâmetros de serviço que você aplicou durante o dimensionamento para encontrar a configuração de bomba TCO-ótima para a maioria das aplicações PASREndure dentro do grupo de caminhos.

Para um modelo de custos de cinco anos específico do local, o BBP calculadora TCO da bomba de polpa permite inserir sua própria tarifa elétrica, horário de funcionamento e despesas com peças de desgaste e relata uma discriminação de custos do ciclo de vida.

Modos de falha comuns e como diagnosticá-los

A falha das bombas horizontais de polpa não é aleatoriedade cega Quatro modos abaixo abordam a grande maioria dos casos de desgaste prematuro vistos em aplicações de mineração, agregados e FGD Cada um oferece uma assinatura única, e reconhecê-la a tempo nos permite evitar uma reconstrução de emergência mudando para um revestimento pré-encomendado.

Modo 1 1 (o quadro irregular) desgaste da voluta, mais fino um lado Sua bomba está operando à esquerda do BBP Esta assinatura aparece no revestimento da placa assim que eles são removidos para inspeção: o quadrante inferior sofre erosão de duas a três vezes a taxa como a parte superior Não tente combinar a dureza do ferro cromado; dimensione uma bomba ou selecione uma unidade de frequência variável que funcionará dentro da janela de 80 a 110 por cento BBP.

Modo 2 2 Bomba impeller vane-t erosão, razoável e uniforme. assinatura de erosão na parte externa de cada palheta. é excesso de velocidade; velocidades internas ao norte de 30 m/seg na ponta da palheta. Não tente combinar a dureza do ferro cromado; aumente o tamanho de um impulsor ou corra em velocidade mais baixa dentro da janela de 80 a 110 por cento BBP.

Modo 3 corrosão caseante em interfaces de flange de gaxeta e ataque visível depósitos de pite e avermelhados em torno de juntas de vedação estática indica desgaste químico, não abrasivo Verifique a química que a bomba foi encomendada com no fluxo de suporte Se o nível de cloreto aumentou pós-comissão uma mudança comum na água de mina de reciclagem fluxos (você precisa de uma mudança na liga de A05 para A07, ou materiais de extremidade úmida com um revestimento de superfície mais macio.

Modo 4 4 Vazamento da vedação Shaft com um resíduo corajoso Mais frequentemente do que não, isso não é devido a falha do equipamento, em vez disso, manga de eixo desgastada permitindo lama na área da glândula, ou um sistema de água de descarga não fornecendo diferencial de pressão adequado Uma nota de praticante do fórum Eng-Tips rastreia o dead-end diagnóstico: ‘Cavitação de descarga causa desgaste prematuro das pontas da palheta do impulsor e da carcaça da bomba’ 'cavitação e desgaste abrasivo causam sons semelhantes de cavidade arenosa, cavitação vai pit o lado de descarga, onde como desgaste abrasivo irá corroer o lado de sucção A foto de inspeção identificará qual sintoma você tem.

Melhores práticas de manutenção: estendendo a vida útil no dever do mundo real

O ciclo de manutenção de uma bomba de polpa horizontal está mais focado no desenvolvimento das disciplinas de inspeção que identificarão as assinaturas do Modo 1 ao Modo 4 antes que causem falhas Nossa lista abaixo combina as melhores práticas publicadas do setor com as assinaturas mencionadas acima.

• Diariamente. Grave a leitura de vibração na carcaça do rolamento, pressão de descarga e amperes do motor Uma mudança de 10 por cento da linha de base de comissionamento exigirá um relatório de problema até o final do turno.
• Semanalmente. Verifique o fluxo e a pressão da água de descarga da vedação Observe o formato do gotejamento da glândula em seus processos; um aumento em relação ao volume normal identificará a embalagem da roda usando uma luva de eixo desgastada por baixo.
• Mensalmente. confirmar a concentricidade do acoplamento com um indicador de mostrador ou laser Mesmo o desalinhamento de 0,10 mm causará um aumento de duas vezes nas taxas de desgaste do rolamento e do elemento de vedação.
• A cada 500 horas de tempo de execução, não o 2000 como o manual recomenda Medições de folga de rotina do impulsor para a placa de quadro na primeira instalação Espere uma cama de revestimento permanente mais rápida do que as tabelas de desgaste em estado estacionário prevêem - a segunda medição em 500 horas revela deriva precoce.
• Trimestralmente. Remover e examinar visualmente impulsor Arestas de ataque da palheta de fotografia contra fotografia de referência de comissionamento A erosão segue um padrão não linear e assimétrico e comparações fotográficas lado a lado detectam um mês antes dos paquímetros.

Aplicações da indústria: combinando configuração com processo

as bombas horizontais de polpa ganham sua manutenção em quatro setores industriais, e o sucesso para cada setor é diferente Dados do catalisador compilados a partir de informações industriais publicadas do DOE e literatura de aplicação de associação da indústria, não o catálogo do fabricante, abaixo.

Embora não seja específico apenas da indústria de mineração, o BBP mantém um bomba de polpa para serviço de mineração série com arranjos otimizados para aplicações de descarga em moinho e alimentação por ciclone. Para serviço que requer drenagem de reservatório ou nível de água variável, bombas verticais de polpa para aplicação em cárter são a configuração complementar.

Perguntas frequentes sobre bombas de polpa horizontais