淺析國產塑料離心泵現狀及發展方向

楊曉斌

（淄博魯明泵業有限公司）

淺析國產塑料離心泵現狀及發展方向

楊曉斌*

（淄博魯明泵業有限公司）

分析了國產塑料離心泵的特點，從材料、結構、密封和使用等多方面分析了其優劣性。將國產塑料離心泵與國外先進產品進行了比較，討論了其未來發展方向。

塑料離心泵襯塑殼體渣漿汽蝕密封

工程塑料具有優越的耐腐蝕性能，能適應絕大多數強酸、強堿腐蝕環境，與金屬材料相比具有價格、成本優勢。近30年來，國際上工程塑料得到了很大的發展，并且早已應用到了離心泵上。我國結合國外塑料泵的開發經驗和金屬離心泵的開發經驗，也發展了多種形式的塑料泵產品，廣泛用于化工等行業腐蝕性物料的輸送。然而，由于工藝、結構、材料、密封上的局限性，使得塑料泵在高溫、高壓、密封和使用壽命等特性上具有一定的局限性，這就限制了塑料泵的發展和應用。近20年來，塑料泵的發展幾乎停滯不前，市場占有率低，高端塑料泵幾乎被國外產品所壟斷。

1　國產塑料離心泵的現狀

目前國內塑料離心泵的形式主要有全塑型、襯塑型、夾板型、渣漿型，都類似于API 610 OH1型臥式單級離心泵。

圖1　全塑型塑料離心泵

1.1全塑型塑料離心泵

全塑型塑料離心泵如圖1所示，代表型號有FP型、FSB型。

全塑型塑料離心泵源于早期的F型金屬離心泵。F型金屬離心泵由于水力性能及結構形式落后，使用范圍小，已被列入我國工業泵許可淘汰目錄，不再頒發生產許可證。而全塑型塑料離心泵用塑料替換金屬材料，并采用了F型金屬離心泵的水力模型和主體結構。該泵適用于酸性強腐蝕環境，產品具有一定的市場需求，相關部門準予發證。

該泵使用范圍：溫度小于100℃，壓力小于0.5 MPa，無雜質結晶的工業流體。該泵過流部件的材料使用PP、PE、F46、F50等工程塑料，采用模壓或注塑成型，適用于腐蝕環境，密封形式采用四氟波紋管外裝機械密封，結構簡單，制造成本低。

優點：內外防腐。缺點：連接法蘭為非標件，效率低、汽蝕性能差、密封形式單一，受溫度、壓力和雜質條件限制，發展空間不大。

1.2襯塑型塑料離心泵

襯塑型塑料離心泵如圖2所示，代表型號為IHF型。IHF型襯塑離心泵，源自于早期的IH泵，其結構形式、標記性能和連接尺寸幾乎與IH泵一致，可在一定程度上互換。該泵采用金屬外殼襯氟塑料，可保證強度和耐腐蝕性能，理論設計壓力可達1.6～2.0 MPa。該泵絕大多數采用外裝四氟波紋管密封。該泵的實際使用溫度小于110℃，使用壓力小于1.0 MPa。有少數制造廠嘗試設計使用溫度120℃以上、使用壓力1.0 MPa以上的機械密封，但使用效果不穩定，市場認可度低。同樣，該泵也受固體雜質條件的限制。

圖2　IHF襯塑型塑料離心泵

1.3夾板式塑料離心泵

夾板式塑料離心泵如圖3所示。

圖3　夾板式塑料離心泵

夾板式塑料離心泵由襯塑型變化而來，采用全塑殼體夾板支撐，解決了強度問題，可以適應材質和葉輪形式的變化；機械密封采用外裝四氟波紋管密封或內置密封；使用范圍有所擴展。

這種形式泵是一種有益的嘗試，目前僅少數單位開發，其技術還在研發嘗試階段，使用效果并不穩定，市場認可度不高，目前是非主流產品。

1.4渣漿型塑料離心泵

渣漿型塑料離心泵如圖4所示，其代表型號有UHB型系列。渣漿型塑料離心泵，采用分體式襯塑殼體和半開式葉輪，以適應含非結晶、非研磨性固體的酸性流體輸送。

圖4　渣漿型塑料離心泵

該泵過流部件的材料多采用超高分子量聚乙烯，兼顧了其耐腐蝕和耐磨性能。密封大多采用類似骨架油封的K型密封圈，使用壽命較短，一般不超過2500 h。該密封對結晶研磨性物料耐磨性差，密封壽命極短，一般僅為數周甚至更短。該泵使用溫度在100℃以下，使用壓力小于1.6 MPa。

少數實力企業嘗試設計新的機械密封，但實際使用效果不穩定，市場認可度不高。

2　國產塑料離心泵的技術瓶頸

2.1抗汽蝕性能普遍差

由于受模具技術的限制，國產塑料離心泵多采用直葉片，葉輪進口邊受強度影響不能做得太薄，受熱膨脹系數影響，運轉間歇大于金屬離心泵。

塑料離心泵汽蝕余量普遍大大高于金屬離心泵汽蝕余量以及GB/T 13006-1991標準規定的汽蝕余量?？紤]到整體技術水平和材料限制以及塑料的特性，JB/T 8688—2013塑料離心泵標準降低了汽蝕余量要求，但這對實際使用造成了很大局限性，不能用于低汽蝕余量工況和真空條件場合。

2.2密封問題是最大的問題

目前國產塑料離心泵絕大多數配制的是外置四氟波紋管密封，這種密封結構簡單，安裝精度要求低，實際使用有明顯的缺陷，100°C以上使用壽命短且不穩定，不適合雜質條件，使用壓力小于0.4 MPa，真空條件下使用效果差。

早期設計的密封腔體和位置受到限制，無法配制各種形式的標準密封。標準密封的材質和結構形式主要是針對金屬離心泵的，直接安裝到塑料離心泵上成本高昂。此外，受管件材料的限制，難以采用有效可靠的沖洗方案，因而其性價比低，使用不穩定，用戶認可度較低。

少數廠家嘗試設計使用內置機械密封，效果并不理想。其原因主要在于塑料泵過流部件材質均由塑料構成，塑料受溫度影響變形較大，機械密封安裝定位精度差，使用不穩定。

2.3試驗設備條件缺乏

試驗設備條件缺乏，對新材料新工藝研究不足，這也是較突出的問題。目前塑料離心泵使用的材料和工藝大多停留在使用經驗的歸納總結上，偏差較大，缺乏準確的試驗數據支撐，缺乏系統性。

3　與國外先進塑料泵的差距

3.1材料性能上的差異

以德國Richter公司泵為例，該公司設有專門的研究機構，大量使用PFA塑料、無壓燒結碳化硅、方倫碳纖維材料，且有詳盡的試驗數據支撐。

PFA是目前各項綜合性能最好的塑料，目前國內使用較少，全部依賴進口。無壓燒結碳化硅材料國產和國外的性能也存在較大差距。方倫碳纖維的強度、耐腐蝕性和熱形變性能都有巨大優勢，而國內生產則為空白，國內企業幾乎沒有使用該材料。

3.2模具技術和制造設備技術上的差異

Richter公司離心泵的零件全部使用注塑成型，成型精度高，大部分關鍵零件一次成型，無需二次加工。采用的模具技術也很先進，可以設計制造出效率和汽蝕性能接近或優于金屬離心泵的塑料泵。

3.3密封形式的差距

Richter公司泵可以設計安裝多種DIN 24960和API 682密封，可將某些有針對性的特殊設計應用于塑料泵上，以適應各種惡劣工況，且有穩定的使用業績。圖5是Richter公司泵的幾種密封形式。

圖5　Richter公司泵的幾種密封形式

4　國產塑料離心泵的發展方向

（1）通過創新結構設計、發展模具技術提高泵的汽蝕性能。

（2）創新整體結構形式，代替老產品結構形式，以適應各種各樣的工況。

（3）緊隨材料技術的發展進行創新設計，著重解決密封的安裝精度問題。有針對性地設計機械密封形式，解決各種工況下密封的適應性問題。

5　結束語

國產塑料離心泵在整個泵產品中市場占有率不足5%，工程塑料優良的溫度、壓力特性用于離心泵不足50%。應通過技術創新發展新型塑料離心泵，大幅提高其使用性能，替代貴重材質金屬泵及高端進口塑料離心泵。展望未來，我國塑料泵具有良好的市場前景，廣大泵技術工作者任重而道遠。

Brief Analysis of Status and Trend of Domestic Plastic Centrifugal Pumps

Yang Xiaobin

The characteristics of the domestic plastic centrifugal pumps are described，especially the advantages and disadvantages of these pumps are analyzed from the aspects of material，structure，sealing，application and so on.Compared with the foreign advanced products，the development trend of the domestic plastic centrifugal pumps is then discussed.

Plastic；Centrifugal pump；Plastic-lined shell；Slag slurry；Cavitation；Seal

TH 31

2015-05-08）

*楊曉斌，男，1974年生，工程師。淄博市，255200。