ACHEMA泵/配件/密封趋势报告

一段时间前，市场领导者开始把拥有成本作为一个卖点。实践证明，这是一项艰巨的任务。在与客户打交道时，制造商不断面临采购、工程和维修职能部门利益分歧的情况。采购人员盯着价格，工厂工程师为技术不是百分之百令人满意而烦恼，维修人员惊奇地问自己，为什么不使用不同的泵、配件或密封，尽管事实是故障不断发生在同一个地方。

这真的是行业的真实情况吗?在试图转嫁高额开发成本的创新型制造商看来，这当然可以。他们声称问题的关键在于缺乏跨学科的方法。对于大多数运营商来说，没有人觉得自己有责任“将X媒体从A移动到B”。每个人都盯着自己的成本中心。

在法兰克福的ACHEMA 2003上，制造商和用户将有足够的机会就生命周期成本的主题进行深入的讨论。其结果将有望提供更有效的设施解决方案。用一位行业观察人士毫不含糊的话来说:“问题不只是水泵——看看这个系统，笨蛋!”

泵:焦点又回到了不泄漏的设备上

德国离心泵制造商在2002年上半年的业务增长，出口比去年同期增长3.3%。排量泵的情况略有恶化(振荡排量泵-1.2%，旋转排量泵-3.8%)。这些结果强调了这样一个事实，即离心泵市场在经历了近年来的停滞期后正呈现温和增长。Frost & Sullivan进行的一项研究预测，欧洲的营业额将从2000年的28.7亿美元增加到2006年的33.4亿美元，相当于平均每年增长2.5%。

人们对离心泵的要求越来越高，导致对创新高科技产品的强烈需求。这也对质量标准产生了积极影响。这并不奇怪，密封泵显示出最高的增长率:考虑到巨大的压力和温度，有时存在于工艺技术的应用，以及毒性和泵介质的爆炸潜力，密封驱动器，如罐头电机和磁力联轴器已经在当今的化学工艺技术中发挥着非常重要的作用。运营商声称，不泄漏骨料的使用预计在未来会增加。屏蔽电机和磁驱动器的发展仍有很大的潜力，并有可能将这两种技术结合起来。更严格的环境法规(如德国清洁空气法)和应用范围的扩大是专家们预计无密封泵增长率非常高的主要原因。许多观察人士预计，在不远的将来，创新将实现巨大飞跃。在2003年的ACHEMA上，制造商们将展示哪些新产品将会是一件很有趣的事情。

密封离心泵中的滑动轴承由泵送介质润滑和冷却。这可能导致实际应用中的问题，如干运行或介质汽化。磁转子轴承代表了一个可能的解决方案的问题，至少在小众应用。有厂家声称，通过使用自承盘式电机，就能造出一个非常简单的具有磁自由浮动叶轮的离心泵。该公司解释说，单个电机/轴承单元提供了驱动和磁轴承功能，能够在不直接接触泵壳壁面的情况下，通过磁稳定叶轮的空间自由度。这种类型的泵在生物技术和超纯化学应用中移动介质，以及半导体工业中的CMP泥浆。然而，它们的性能仅限于小于1kw的低驱动功率。

有吸引力的服务策略越来越重要

在行业中也有关于服务/维护的激烈讨论。越来越多的人意识到，面向状态的维护和维修可以显著提高MTBF(平均故障间隔时间)，减少停机时间并降低成本。操作员不时检查设计参数是否仍然正确是最重要的(也许它们从来都不正确)。重点应放在故障的详细分析上，从不匹配的材料和非最佳工作点到不合适的机械密封。

“全泵概念”现在正在提供，以及一个服务包。污水泵制造商涵盖泵站的整个运作情况，并提供24小时全面监察。该一揽子计划包括在10至20年内保证运行可靠性、维修、维护、清洁、翻新和运行文件。运营商可以选择各种服务级别，以满足其个人需求。好处包括可预测的长期支出水平，不断监测设施和永久的运营优化。

将智能以电子产品的形式直接集成到泵上的趋势仍然没有改变。传感器全天候监控泵，并在故障即将发生时及时发出警报。在某些情况下，报警是用信号接点的常规方式发出的，这些接点连接到更高级别的控制电路。使用数字现场总线似乎有优势，因为可以发送更大量更详细的信息。如果涉及到可变转速驱动器，可以采取行动，以解决即将发生的故障和避免故障。在这种情况下，远程监测和诊断聚合体的概念(包括通过Internet进行监测)正变得越来越重要。许多制造商将在ACHEMA 2003上展示这种类型的服务产品(包括远程服务)。

可行的早期故障识别开始形成

随着泵变得越来越昂贵，以及泵运行的循环系统的复杂性的增加，更需要持续记录和监测泵的状况。由于泵对系统中的变化做出反应，它们可以作为系统中计划外条件的指示器。例如，滑动轴承的损坏通常是由于气体渗透到泵送介质中造成的。为了提高系统的可用性，在一开始就了解系统条件和泵中相应反应之间的关系是很重要的。这是只使用最少传感器机制的离心泵智能状态监测的起点。对故障统计数据的分析表明，2到3个传感器足以正确地监测泵，并提供大量的诊断能力。传感器用于检测干运转，测量轴承温度，最重要的是检测振动。

描述泵的声音的频谱包含了丰富的信息。新型诊断系统将工作人员从例行检查泵的工作中解放出来，使他们可以集中精力进行系统的操作和维护。初步现场试验证实了现代诊断方法的潜力和功能。

印章:需要对材料进行微调

高压，-40°C至+300°C之间的温度，以及湿度或严重污染等环境条件是工艺技术应用中的典型情况。其他因素包括强烈振动、压力峰值、侧向力等。为了保证在所有操作条件下的功能可靠性，密封系统的材料和几何形状必须非常仔细地匹配。

然而，用户已不再满足于部队的可靠指挥和控制。他们希望对密封元件的长期行为做出快速、准确的预测。为了满足这些需求，需要进行基础研究。摩擦学过程的知识在不断增长。在设计阶段采用有限元法优化密封几何计算，以在较短的时间内达到预期的结果。

密封系统的供应商不仅面临着符合法律要求的挑战，如新版德国清洁空气法。他们还必须为客户提供经济的解决方案。投资成本高、使用寿命长、维修方便是优先考虑的问题。还有一项发展正受到越来越多的关注。很长一段时间以来，人们关注的焦点都是密封件几何形状的复杂性，而如今，部分重点放在了材料的优化上。微调是这项工作的首要任务。材料被精确地修整以匹配特定应用的要求。这是有充分理由的。例如，今天有用于小体积材料化学合成的反应堆，以及适当微调的过程管理系统。这消除了密封制造商对大型化工公司提供的产品的依赖。

专家们一致认为，尽管无密封泵在要求不高的泵应用中取得了相当大的成功，但机械密封仍将保持其重要地位。与泵一样，旨在帮助监测动态密封状态的新型传感器技术有望创造新的应用机会，并降低成本。在过去，机械密封直到失效才更换。当存在安全问题或操作可靠性的潜在风险较高时，定期更换密封。现在，模块化诊断系统可以为作业者提供有关密封件状态的连续信息流。除非真正需要，否则不会更换密封。

维护工程师的输入是什么?他/她的愿望清单上有什么?由于密封件的工作往往涉及体力劳动，密封件应具有较高的容错能力。此外，如果旋转轴密封的饰面与密封一起提供，可能会更好，就像机械密封一样。在许多应用中，表面经常被证明是一个关键的组件。

配件:越来越多的自动化控制配件

2002年，石油和天然气行业是工业配件的最大客户群，市场份额为32.6%。化学和石化行业是第二大行业，占19.9%。德国工程联合会报告称，2001年，约170家德国制造商生产的工业配件价值20.6亿欧元，与前一年相比增长2%。5%的出口增长将该行业的出口配额提高到65%(生产产出的直接和间接出口份额)。

这些数据为Frost & Sullivan进行的行业分析提供了支持，该分析认为欧洲生产商在过程工业的工业配件和执行器市场上占据着稳固的地位。欧洲市场的销售额预计将以每年2.2%的速度增长，从2001年的35.3亿美元增长到2008年的41亿美元。天然气使用量的增加等因素应该会刺激石油和天然气行业的投资，这是最大的应用领域。配有执行器的智能配件是所有现代配件系统的组成部分，与现场总线网络和在线系统一起，将为持续增长提供动力。庞大的配件和执行器安装基础保证了对备件以及更换和升级产品的强劲需求，这也是总销量的一个重要因素。

介质决定了配件的设计

工业中通常通过管道运输的材料(气体、工艺水、酸/碱溶液、粉末和颗粒)以及操作温度在很大程度上决定了配件的设计和用于制造配件的材料。如果使用腐蚀性介质，与产品接触的部件必须具有良好的耐腐蚀性。它们还必须能够承受系统中存在的操作压力。管件必须防止流动系统内的泄漏，尤其是对外部环境的泄漏(化工、石化和核电应用)。

选用阀门、蝶阀、球阀还是滑闸阀，主要取决于泵送介质的种类和操作条件。在为工业阀门引入自动化时，还有其他更高阶的因素需要考虑(现有的驱动标准、可用的接口和总线系统、控制技术等)。

要选择“正确”的阀门设计，需要全面的观点以及对各个特性的了解，因为阀门几乎总是一个完整系统中的一个部件。执行器是在用户行业自动化引入期间开发的，正在取代过去用于操作阀门的杠杆和手轮。当自动化应用于阀门时，需要考虑两种不同的需求概况。有纯开/关控制，阀门必须只移动到结束停止位置之一。与此相反，有变量控制，其中标称值用于监测阀门在管道流量中的位置变化。

近年来自动化工业阀门的比例翻了一番。手动阀和自动阀的比例已经达到了70/30左右的水平。专家预计，在工艺技术应用中，这一比例将很快达到50/50。这一发展是由人员编制减少所推动的。如果可用的人员较少，人工操作系统中分布广泛的阀门就变得非常困难。此外，使用中央控制技术的过程自动化不断扩大，这当然包括所有过程控制阀。

除了纯气动、液压或电气驱动功能外，具有交互功能的控制设备还可以执行自我监测和诊断任务(早期发现故障和识别故障源)，以及使用标准化方法(如现场总线)执行通信任务。

因此，智能控制阀提高了安全性，有助于减少生产过程中的资源使用，并提高工艺可靠性。他们以数字形式与环境交换信息，并根据需要独立行动和反应，以响应不断变化的流程要求。

除了上述优点外，智能功能还提高了阀门的使用寿命，降低了生命周期成本。应该记住，阀门的自动化成本取决于激活模式(手动、电动或气动)以及阀门本身的选择。不同的组合会导致相当大的投资、运营和能源成本。

联合研究有助于中型企业

由于工厂和管道建设行业的需求不断增加，主要由中小型公司组成的阀门和配件部门的研发部门经常被拉伸到极限。在德国工程联合会(VDMA)的一个行业组织的支持下，一项联合行业研究工作提供了一种经过充分验证的替代方案。许多工业阀门和配件制造商与大学和研究机构密切合作，研究产品开发过程中的优化机会。该项目关注的理念是，使用物理原型的传统产品设计可以被更少时间和成本密集的仿真工具所取代。

用户对未来的期望是什么?工业阀门领域的发展趋势是什么?除了进一步的产品开发，ACHEMA 2003还将介绍远程监测、远程服务和基于互联网的控制的新方法。这些趋势与水泵的情况非常相似。

ACHEMA 2003

第27届国际化学工程、环境保护和生物技术展览会

美因河畔法兰克福，2003年5月19日至24日

(来源:DECHEMA e.v.)