旋殼泵在短纖維裝置的應(yīng)用

李建康 劉強(qiáng)

摘 要：介紹洛陽石化短纖維裝置原多級泵使用中存在的問題，提出旋殼泵代替多級泵，將旋殼泵從效率、結(jié)構(gòu)、維修等方面與多級泵進(jìn)行對比分析，總結(jié)出旋殼泵替代多級泵的應(yīng)用優(yōu)勢和經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞： 旋殼泵；多級泵；經(jīng)濟(jì)性

1 概述

冷凝水泵1832-P02當(dāng)初設(shè)計選型為多級泵，該泵從美國 INGERSOLL-DRESSER PUMP COMPANY（英格索蘭德萊賽）進(jìn)口，泵型號：1.5 WDXE。

2 出現(xiàn)問題

該泵于2000年投入運(yùn)行，起初工況良好，隨著生產(chǎn)線的頻繁開停車，蒸汽波動增加，出現(xiàn)泄漏、振動大、磨損等故障，之后一直處于頻繁維修狀態(tài)，有時運(yùn)行周期甚至不到一周。

3 原因問題

經(jīng)過分析，總結(jié)出導(dǎo)致該多級泵出現(xiàn)故障原因有以下三點(diǎn)：

3.1 工作條件差

短纖維裝置后加工為非連續(xù)性生產(chǎn)，蒸汽用量變化大，系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定，多級泵入口冷凝水罐壓力波動大：波動范圍為0.32MPa-0.8MPa、泵出口供量波動為：2-8 m3/h 、介質(zhì)溫度高等導(dǎo)致泵在運(yùn)行過程中汽蝕嚴(yán)重、振動大，電機(jī)端滑動軸承和后端滾動軸承頻繁損壞，從而葉輪與口環(huán)間磨損。

3.2 泵級數(shù)多

該多級泵分為8級，靜密封點(diǎn)多，級間易泄漏。

3.3 維修困難

多級泵結(jié)構(gòu)緊湊，口環(huán)和殼體為一體，泵的口環(huán)磨損后，需要整體更換口環(huán)及殼體，備件費(fèi)用高和數(shù)量不足，未能及時維修更換。

4 解決對策

結(jié)合泵實際工況，從泵的效率、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)速、密封可靠性等方面考慮，決定對泵重新選型，最后確定選型為旋殼泵。

2008年大檢修時將多級泵更新為江蘇海獅泵業(yè)制造有限公司生產(chǎn)的2臺旋殼泵，選型號為：HXK300-S2，設(shè)計流量為8.8 m3/h，揚(yáng)程：354 m ， NPSHr為3 m，采用變頻調(diào)速。

5 選擇旋殼泵的原因

5.1 效率更高

表1 旋殼泵和多級泵效率對比

性能范圍 旋殼泵 多級泵

Q：4m3/h H：120～500m 40% 31～33%

Q：6m3/h H：120～500m 42～48% 36～45%

Q：10m3/h H：120～500m 50～55% 40～50%

Q：16m3/h H：120～500m 55% 55%

相同揚(yáng)程下（表1），流量在6m3/h ～10m3/h之間時，旋殼泵效率比多級泵效率高10%左右。

5.2 摩擦損失小

多級泵液體旋轉(zhuǎn)而泵體相對靜止，旋轉(zhuǎn)的液體與泵體之間存在很大的摩擦損失。旋殼泵內(nèi)液體與轉(zhuǎn)鼓同步旋轉(zhuǎn)，基本上消除了摩擦損失，雖然有轉(zhuǎn)子腔和集水管的水力損失，而與液體有相對運(yùn)動的皮托管只有很小的作用面積。

5.3 密封性強(qiáng)，受力平衡

旋殼泵的機(jī)械密封設(shè)置在低壓進(jìn)口處，解決了高壓密封難題。在結(jié)構(gòu)上，即使機(jī)封泄漏也不會影響到軸承，設(shè)置檢漏孔，便于觀察泄露情況。多級泵葉輪密封環(huán)容易級間泄漏、平衡盤泄漏等。

旋殼泵為單級泵，易損件較少，旋殼泵轉(zhuǎn)速低、基本上沒有軸向力和不平衡徑向力，而多級泵軸承承受較高的軸向力及不平衡徑向力。

5.4 能耗低

與多級泵相比具有節(jié)能的特點(diǎn)。旋殼泵采用變頻調(diào)速，根據(jù)出口流量要求，調(diào)節(jié)電機(jī)的輸出功率，變頻電機(jī)功率比之前電機(jī)功率低4KW。

6 運(yùn)行現(xiàn)狀

2008年旋殼泵投入使用，該泵機(jī)械密封曾磨損泄漏兩次和潤滑油乳化導(dǎo)致軸承磨損一次，分析為正常運(yùn)轉(zhuǎn)損耗和外部原因所致，泵本身性能在運(yùn)行中得到了證明，現(xiàn)在運(yùn)行周期保持在兩年以上，上次故障時間為2012年3月份，目前運(yùn)行工況良好。

7 經(jīng)濟(jì)性分析

7.1 降低維修成本

多級泵維修次數(shù)多，維修費(fèi)用較高。旋殼泵由于機(jī)械密封設(shè)置在進(jìn)口低壓區(qū)，延長泵的使用壽命，運(yùn)行更加平穩(wěn)。原多級泵密封部件多，易損件較多，機(jī)封、葉輪、口環(huán)、軸承等，而旋殼泵主要易損件為機(jī)封，采購周期遠(yuǎn)低于進(jìn)口備件，且費(fèi)用較低。

表2 旋殼泵和多級泵維修成本比較

型號 維修次數(shù) 時間 總維修成本 平均年維修成本

HXK300-S2（旋殼泵） 5 6年 13800 2300

1.5 WDXE（多級泵） 31 8年 165000 20625

年節(jié)約維修成本為：20625-2300=18325元。

7.2 節(jié)約電費(fèi)

旋殼泵連續(xù)運(yùn)行一年按330天計算，流量為8.8 m3/h ，電壓380V計算（表3）：

實際每年節(jié)電330×24×（28.1-24.8）=26136度電。工業(yè)用電按0.6元/度計，每年節(jié)約電費(fèi)1.57萬元，2008年至今大概節(jié)約電費(fèi)9.41萬元。

表3 旋殼泵和多級泵性能參數(shù)對比

型號 電機(jī)功率（KW） 實際電流（A） 實際功率（KW）

HXK300-S2（旋殼泵） 30 37.7 24.8

1.5 WDXE（多級泵） 34 43.3 28.1

7.3 成本較低

進(jìn)口1.5 WDXE多級泵，購置費(fèi)用為 5.68 萬美元/臺，按照當(dāng)時美元與人民幣匯率為 8.2 ，約人民幣約47 萬元/臺。 2008年HXK300-S2旋殼泵包括變頻器在內(nèi)的購置費(fèi)用約為15萬元/臺，每臺泵節(jié)約成本32萬元。

8 結(jié)束語

從設(shè)備運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性而言，在高揚(yáng)程、低流量的工況下，用旋殼泵代替多級泵運(yùn)行具有經(jīng)濟(jì)節(jié)能性，旋殼泵在洛陽石化短纖維裝置上運(yùn)行效果良好。