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影响蠕动泵管性能的十大因素

蠕动泵软管是蠕动泵的重要部件之一,但最终用户经常选择错误的管材材料,使其不适合所需的应用。有些用户甚至使用普通管道代替蠕动泵软管,造成灾难性的后果。随着市场上蠕动泵软管的种类越来越多,选择泵管也变得越来越困难。蠕动泵由于其无污染的泵送特性和所需的维护成本低而越来越受欢迎。然而,在设计或采购蠕动泵系统时,许多工程师往往忽略了一个重要的部件:蠕动泵管。

1、化学相容性
管道必须与被泵送的流体化学相容,才能具有良好的泵送性能和安全性。随着市场上管道材料的数量不断增加(某些蠕动泵型号有多达 15 种管道材料可供选择),用户总能找到与特定流体化学相容的合适管道材料。
许多泵管供应商提供化学兼容性图表。然而,工程师应注意使用专门为泵管开发的化学相容性表,而不是为一般管道开发的化学相容性表。由于普通管道仅与化学物质进行一般性接触,而蠕动泵油管是在压力下与化学流体接触,因此普通管道的化学相容水平无法与蠕动泵油管等同。因此,您应该只参考泵管的化学相容级别,而不是一般的管道和相关物质。否则,泵管会失效或损坏泄漏,造成泵损坏或危险事故。
当最终用户参考化学相容性表时,应检查溶液的每种成分(而不仅仅是主要成分)与所使用的管道材料的相容性。一些酸或溶剂,即使是微量的,在接触泵管数小时或数天后也会对泵管造成足够的损坏。最终用户应验证溶液中的每种化学品,以确保其与所选泵管兼容。
另请记住:泵管的耐化学性会随着温度的升高而降低。虽然有些化学品在常温下对泵管没有影响,但当温度升高到一定程度时就会对泵管造成损坏。特定的环境条件限制,特别是温度限制,必须在化学相容性表中注明,然后才能用于确定化学相容性。
如果化学品未列在化学相容性表中,或者工厂的运行环境条件与表中规定的条件相差太大,则可以采用浸泡测试来获得更可靠的信息。当没有其他信息可用时,可以在确定化学相容性时使用此方法。
浸没试验的步骤如下:取一小段泵管,称重,并测量其直径和长度。然后将泵管放入装有相关化学品的密闭容器中并浸泡48小时。取出管子,清洗,干燥,称重并测量其尺寸,并记录两次测量之间的变化。还应检查泵管是否有软化或脆化的迹象,这可能表明泵管受到化学损坏。预选一种或几种管道材料后,即可进行抽水试验。每个候选泵管样品均应在工厂实际环境条件下进行试运行,并密切观察试验结果。如果试运行后泵管未出现变色、膨胀、裂纹、失去流动性或其他恶化迹象,则泵管与流体相容。
请记住,选择正确管道的最终责任(无论是通过查阅兼容性图表、执行物理测试还是两者兼而有之)都由最终用户承担。仔细的分析和测试可以确保测试结果正确,从而避免泵的损坏,确保人身和财产的安全。
不同管道材料和溶液的化学相容性差异很大。但也有一些材料对大多数化学品具有极强的抵抗力。例如,Viton 氟橡胶泵管可耐受许多无机化学品,甚至某些有机化学品。另一个例子,聚四氟乙烯 (PTFE) 泵管与几乎所有化学品兼容。但PTFE泵管是刚性管,需要特殊的泵头。在需要泵送多种腐蚀性化学品的情况下,耐多种化学品的管道应该是最佳选择。

2、压力
高压泵管的出现将蠕动泵的应用范围扩大到前所未有的应用,包括过滤。
流体输送系统内的压力源可以变化。当流体被推过过滤器、推过流量计或阀门或泵入加压反应容器时,就会产生背压。用户在选择管道材料之前,首先应明确系统中的所有压力源,并已获得系统总压力的实际测量值。用户在为蠕动泵选择泵管时,应确保系统中的压力不超过泵管的推荐工作压力。如果压力太高,泵管会凸出,与泵头不能很好地配合,导致快速磨损和故障。当系统压力大大超过泵管的承载能力时,甚至可能导致泵管爆裂喷出流体,危及安全。选择管道材料后,使用时务必将压力保持在制造商推荐的压力范围内。如果系统超过最大工作压力,可以安装一个简单的泄压阀或压力开关,以防止压力过高。泄压阀的作用是:当系统压力超过设定值时,泄压至大气,将系统压力降至安全水平。还可以使用更复杂的压力开关,当压力值超过设定值时,它通过继电器关闭设备或发出警报。当系统压力超过安全线时,以上两种方法都有利于安全。

3、温度
泵管的工作温度范围是另一个需要考虑的重要因素。有些管材,如硅橡胶,耐温范围较宽,既适合高温工艺,又适合低温工艺;而有些管材,如 Tygon¯和 C-Flex® 只适用于较小的温度范围。最终用户在选择管道材料之前,应首先了解系统中的最高和最低温度,然后确保所选泵管能够在此温度范围内安全运行。在需要逐渐升高温度的应用中,最终用户应考虑温度对泵管的耐化学性和承压能力的影响。随着温度升高,泵管的承压能力会下降。

4. 尺寸
当泵头中的每个滚轮压过泵管时,蠕动泵将泵送一定量的流体。因此,泵管的尺寸与泵送流量有直接关系。换句话说,它对流体输送系统的运行影响很大。泵管是设计高质量蠕动泵时需要考虑的重要组成部分。需要计算泵管的最佳尺寸或最佳尺寸范围。这里的尺寸主要是指泵管的内径和厚度。内径决定了转子每转一圈泵送的流体量,而厚度决定了泵管在每次滚动后恢复到其原始形状的能力。这种能力极大地影响泵管的使用寿命。如果泵管的尺寸相对于泵头的尺寸太小,则泵头不能牢固地固定泵管,泵管将被拉出泵头;如果泵管尺寸太小,泵头内的滚轮无法压紧泵管,泵管就会从泵头中被拉出。这将导致泵送流量不足或完全失效。如果泵管尺寸太大,多余的管子会在滚子和泵壳之间或滚子和咬床之间产生皱纹,导致过度磨损和过早失效。最终用户在选择泵管尺寸时应遵循制造商的建议,以确保系统正常运行。在一些精度要求较高的应用中(如化学计量泵),泵管尺寸的作用更为突出。尺寸的微小偏差都会导致流量或分配量的较大偏差而失败。尽管一些制造商提供的泵管尺寸与推荐尺寸“接近”并且“看起来相同”,但往往仍然存在差距。因此,为了使泵系统达到最佳的性能和工作精度,用户应使用与制造商推荐的尺寸完全一致的泵管尺寸。



5. 宽容度
公差是泵管尺寸的允许误差。公差越小,泵管的性能变化越小,一致性和重复性越好。公差越大,泵管的性能越不稳定。一些泵管的制造公差极其严格,并且在挤压成型过程中严格控制其尺寸偏差。按照严格公差制造的泵管稍微贵一些,但泵送性能的提高值得成本。

6、泵管平均寿命
蠕动泵面临的条件比较恶劣,因此内在质量较好的管道,尤其是回弹性较好的管道,使用寿命会更长。从长远来看,管道的使用寿命越长,运营成本就越低。更少的泵管更换意味着更少的维护成本和停机时间。泵管泄漏和爆裂的可能性也较小。总之,泵管的使用寿命越长,总泵送成本就越低。泵管制造商应提供测试数据以证明其声称的泵管寿命。一些制造商在其手册中发布了此信息,例如 Cole-Parmer Instruments Masterflex 泵情况说明书。无论如何,设计系统的工程师应该了解管道的平均寿命,以帮助最终用户设计系统。预防性维护计划,以便在泵管出现故障之前进行更换。拥有丰富技术知识的泵管供应商可以为用户提供有用的信息,帮助用户为特定应用选择合适的泵管材料。

7. 透明度
是否采用透明管道首先取决于操作者是否需要随时观察管道内流体的状况,以及流体是否对光敏感。如果操作人员需要随时观察管内的流体、气泡、颗粒、污染等情况,应使用Tygon聚乙烯或硅橡胶等透明管;如果溶液不适合暴露,则应使用不透明管

8、透气性
对于一些气体敏感的流体,如易氧化的流体,或厌氧细胞培养液,用户应考虑管道的透气系数。总体来说,硅胶管是最透气的。因此,对于不宜与气体接触的流体,应采用透气性较低的管道。

9. 规定和权限
对于制药行业来说,合规性至关重要。在这个行业中,与最终产品接触的每一个项目都必须符合特定的标准和准则。为此,许多泵管材料都是严格按照法规要求开发的。这些法规包括美国药典 (USP)、欧洲药典 (EP)、美国食品和药物管理局 (FDA)、美国农业部 (USDA) 和国家卫生基金会 (NSF)。当然,仅仅声称某某材料符合某某法规是不够的。泵管制造厂应根据用户要求向用户提供泵管符合本规定的证书。这使得用户能够提供必要的证书,证明泵系统符合必要的监管批准。

10. 成本
成本是几乎每个项目提案制定时都需要考虑的因素。与任何其他组件选择一样,用户应评估替代泵管的总体拥有成本。例如,如果某种类型的泵管每英尺成本为 2 美元,并且需要每 500 小时更换一次;而另一种类型的泵管每英尺成本为 1 美元,并且需要每 100 小时更换一次;前者比后者更具成本效益。低质量泵管的突然破裂可能会导致宝贵的流体损失或泵损坏,从而导致代价高昂的停机时间和大量维修甚至更换整个泵。因此,最便宜的泵管不一定是最经济的选择。在市场上种类繁多的泵管中选择理想的泵管似乎是不可能的。不过,只要仔细研究系统要求,参考相关技术指标,并与具有应用知识和经验的泵管制造商或供应商保持密切沟通,就可以为相关泵系统选择最合适的泵管。

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