浅析国产塑料离心泵现状及发展方向

杨晓斌

（淄博鲁明泵业有限公司）

浅析国产塑料离心泵现状及发展方向

杨晓斌*

（淄博鲁明泵业有限公司）

分析了国产塑料离心泵的特点，从材料、结构、密封和使用等多方面分析了其优劣性。将国产塑料离心泵与国外先进产品进行了比较，讨论了其未来发展方向。

塑料离心泵衬塑壳体渣浆汽蚀密封

工程塑料具有优越的耐腐蚀性能，能适应绝大多数强酸、强碱腐蚀环境，与金属材料相比具有价格、成本优势。近30年来，国际上工程塑料得到了很大的发展，并且早已应用到了离心泵上。我国结合国外塑料泵的开发经验和金属离心泵的开发经验，也发展了多种形式的塑料泵产品，广泛用于化工等行业腐蚀性物料的输送。然而，由于工艺、结构、材料、密封上的局限性，使得塑料泵在高温、高压、密封和使用寿命等特性上具有一定的局限性，这就限制了塑料泵的发展和应用。近20年来，塑料泵的发展几乎停滞不前，市场占有率低，高端塑料泵几乎被国外产品所垄断。

1　国产塑料离心泵的现状

目前国内塑料离心泵的形式主要有全塑型、衬塑型、夹板型、渣浆型，都类似于API 610 OH1型卧式单级离心泵。

图1　全塑型塑料离心泵

1.1全塑型塑料离心泵

全塑型塑料离心泵如图1所示，代表型号有FP型、FSB型。

全塑型塑料离心泵源于早期的F型金属离心泵。F型金属离心泵由于水力性能及结构形式落后，使用范围小，已被列入我国工业泵许可淘汰目录，不再颁发生产许可证。而全塑型塑料离心泵用塑料替换金属材料，并采用了F型金属离心泵的水力模型和主体结构。该泵适用于酸性强腐蚀环境，产品具有一定的市场需求，相关部门准予发证。

该泵使用范围：温度小于100℃，压力小于0.5 MPa，无杂质结晶的工业流体。该泵过流部件的材料使用PP、PE、F46、F50等工程塑料，采用模压或注塑成型，适用于腐蚀环境，密封形式采用四氟波纹管外装机械密封，结构简单，制造成本低。

优点：内外防腐。缺点：连接法兰为非标件，效率低、汽蚀性能差、密封形式单一，受温度、压力和杂质条件限制，发展空间不大。

1.2衬塑型塑料离心泵

衬塑型塑料离心泵如图2所示，代表型号为IHF型。IHF型衬塑离心泵，源自于早期的IH泵，其结构形式、标记性能和连接尺寸几乎与IH泵一致，可在一定程度上互换。该泵采用金属外壳衬氟塑料，可保证强度和耐腐蚀性能，理论设计压力可达1.6～2.0 MPa。该泵绝大多数采用外装四氟波纹管密封。该泵的实际使用温度小于110℃，使用压力小于1.0 MPa。有少数制造厂尝试设计使用温度120℃以上、使用压力1.0 MPa以上的机械密封，但使用效果不稳定，市场认可度低。同样，该泵也受固体杂质条件的限制。

图2　IHF衬塑型塑料离心泵

1.3夹板式塑料离心泵

夹板式塑料离心泵如图3所示。

图3　夹板式塑料离心泵

夹板式塑料离心泵由衬塑型变化而来，采用全塑壳体夹板支撑，解决了强度问题，可以适应材质和叶轮形式的变化；机械密封采用外装四氟波纹管密封或内置密封；使用范围有所扩展。

这种形式泵是一种有益的尝试，目前仅少数单位开发，其技术还在研发尝试阶段，使用效果并不稳定，市场认可度不高，目前是非主流产品。

1.4渣浆型塑料离心泵

渣浆型塑料离心泵如图4所示，其代表型号有UHB型系列。渣浆型塑料离心泵，采用分体式衬塑壳体和半开式叶轮，以适应含非结晶、非研磨性固体的酸性流体输送。

图4　渣浆型塑料离心泵

该泵过流部件的材料多采用超高分子量聚乙烯，兼顾了其耐腐蚀和耐磨性能。密封大多采用类似骨架油封的K型密封圈，使用寿命较短，一般不超过2500 h。该密封对结晶研磨性物料耐磨性差，密封寿命极短，一般仅为数周甚至更短。该泵使用温度在100℃以下，使用压力小于1.6 MPa。

少数实力企业尝试设计新的机械密封，但实际使用效果不稳定，市场认可度不高。

2　国产塑料离心泵的技术瓶颈

2.1抗汽蚀性能普遍差

由于受模具技术的限制，国产塑料离心泵多采用直叶片，叶轮进口边受强度影响不能做得太薄，受热膨胀系数影响，运转间歇大于金属离心泵。

塑料离心泵汽蚀余量普遍大大高于金属离心泵汽蚀余量以及GB/T 13006-1991标准规定的汽蚀余量。考虑到整体技术水平和材料限制以及塑料的特性，JB/T 8688—2013塑料离心泵标准降低了汽蚀余量要求，但这对实际使用造成了很大局限性，不能用于低汽蚀余量工况和真空条件场合。

2.2密封问题是最大的问题

目前国产塑料离心泵绝大多数配制的是外置四氟波纹管密封，这种密封结构简单，安装精度要求低，实际使用有明显的缺陷，100°C以上使用寿命短且不稳定，不适合杂质条件，使用压力小于0.4 MPa，真空条件下使用效果差。

早期设计的密封腔体和位置受到限制，无法配制各种形式的标准密封。标准密封的材质和结构形式主要是针对金属离心泵的，直接安装到塑料离心泵上成本高昂。此外，受管件材料的限制，难以采用有效可靠的冲洗方案，因而其性价比低，使用不稳定，用户认可度较低。

少数厂家尝试设计使用内置机械密封，效果并不理想。其原因主要在于塑料泵过流部件材质均由塑料构成，塑料受温度影响变形较大，机械密封安装定位精度差，使用不稳定。

2.3试验设备条件缺乏

试验设备条件缺乏，对新材料新工艺研究不足，这也是较突出的问题。目前塑料离心泵使用的材料和工艺大多停留在使用经验的归纳总结上，偏差较大，缺乏准确的试验数据支撑，缺乏系统性。

3　与国外先进塑料泵的差距

3.1材料性能上的差异

以德国Richter公司泵为例，该公司设有专门的研究机构，大量使用PFA塑料、无压烧结碳化硅、方伦碳纤维材料，且有详尽的试验数据支撑。

PFA是目前各项综合性能最好的塑料，目前国内使用较少，全部依赖进口。无压烧结碳化硅材料国产和国外的性能也存在较大差距。方伦碳纤维的强度、耐腐蚀性和热形变性能都有巨大优势，而国内生产则为空白，国内企业几乎没有使用该材料。

3.2模具技术和制造设备技术上的差异

Richter公司离心泵的零件全部使用注塑成型，成型精度高，大部分关键零件一次成型，无需二次加工。采用的模具技术也很先进，可以设计制造出效率和汽蚀性能接近或优于金属离心泵的塑料泵。

3.3密封形式的差距

Richter公司泵可以设计安装多种DIN 24960和API 682密封，可将某些有针对性的特殊设计应用于塑料泵上，以适应各种恶劣工况，且有稳定的使用业绩。图5是Richter公司泵的几种密封形式。

图5　Richter公司泵的几种密封形式

4　国产塑料离心泵的发展方向

（1）通过创新结构设计、发展模具技术提高泵的汽蚀性能。

（2）创新整体结构形式，代替老产品结构形式，以适应各种各样的工况。

（3）紧随材料技术的发展进行创新设计，着重解决密封的安装精度问题。有针对性地设计机械密封形式，解决各种工况下密封的适应性问题。

5　结束语

国产塑料离心泵在整个泵产品中市场占有率不足5%，工程塑料优良的温度、压力特性用于离心泵不足50%。应通过技术创新发展新型塑料离心泵，大幅提高其使用性能，替代贵重材质金属泵及高端进口塑料离心泵。展望未来，我国塑料泵具有良好的市场前景，广大泵技术工作者任重而道远。

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）

*杨晓斌，男，1974年生，工程师。淄博市，255200。