幾種低比轉(zhuǎn)速泵在石化裝置的應(yīng)用分析

王曉楠(石油遼陽石化分公司油化廠， 遼寧 遼陽 111003)

幾種低比轉(zhuǎn)速泵在石化裝置的應(yīng)用分析

王曉楠(石油遼陽石化分公司油化廠， 遼寧 遼陽 111003)

近年來，隨著中國石油化工行業(yè)的快速發(fā)展，為了適應(yīng)小流量高揚(yáng)程的工藝需要，低比轉(zhuǎn)數(shù)泵得到了快速的發(fā)展。目前，我國現(xiàn)有可以滿足小流量高揚(yáng)程的泵主要有多級離心泵，高速泵及旋殼泵等。通過分析對比每種低比轉(zhuǎn)數(shù)泵的優(yōu)缺點(diǎn)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析每種泵的適應(yīng)工況，選擇合適的低比轉(zhuǎn)數(shù)泵，在保證效率的同時(shí)節(jié)省費(fèi)用。

低比轉(zhuǎn)速、多極、高速、旋殼、離心泵

1 石油化工企業(yè)對泵的要求

(1)基本要求：①必須滿足流量Q、揚(yáng)程H、壓力P、溫度T、汽蝕余量NPSHa等工藝參數(shù)的要求；②必須滿足介質(zhì)特性的要求；③必須滿足現(xiàn)場的安裝要求。

(2)使用要求：①具有較高的可靠性，運(yùn)行安全、連續(xù)運(yùn)行時(shí)間長；②工作效率高，運(yùn)行成本低；③結(jié)構(gòu)簡單，易損件少，維修方便；④性能調(diào)節(jié)要方便，適應(yīng)于工藝調(diào)整的需要。

本文將對多級泵，高速泵以及旋殼泵這三種泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，工作原理，應(yīng)用優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行綜合分析。

2 多級離心泵

(1)多級泵的結(jié)構(gòu)。多級泵的基本構(gòu)造是由進(jìn)水段、出水段、中段、葉輪，泵體，泵軸，軸承，密封環(huán)等部件構(gòu)成。葉輪是多級泵的核心部件。

(2)多級離心泵的工作原理。葉輪內(nèi)充滿液體時(shí)，原動機(jī)帶動葉輪快速旋轉(zhuǎn)，葉片驅(qū)使液體旋轉(zhuǎn)，液體在離心力作用下向葉輪外緣流動。同時(shí)，新的液體在大氣壓力下從吸入室進(jìn)入泵內(nèi)。有壓的液體再沿級間出水流道進(jìn)入下一級葉輪進(jìn)口，第二級葉輪繼續(xù)對液體做功，再次增加液體的壓能，如此反復(fù)，直至末級葉輪，最后經(jīng)壓出室排出泵外。流量不變，揚(yáng)程疊加。

(3)多級泵的性能特點(diǎn)。多級離心泵采用高效節(jié)能的水力模型設(shè)計(jì)；揚(yáng)程可通過改變泵級數(shù)(葉輪數(shù)量)來滿足不同要求，故適用范圍廣；無需改變管路結(jié)構(gòu)，可直接安裝在管道的任何位置及任何方向，安裝維修極為方便；水平中開式多級泵可直接取下泵的上殼體檢修泵內(nèi)各部件，無需拆卸進(jìn)出口管路，檢修維護(hù)很方便。多級離心泵也存在著一些缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、葉輪較多轉(zhuǎn)子長、兩套機(jī)械密封、易損件多、備件量大等，增加維修費(fèi)用；一般應(yīng)用在工況好，要求不高的場合，如輸送介質(zhì)的顆粒含量不大于1.5%，不宜用于輸送易汽化的介質(zhì)。當(dāng)輸送介質(zhì)的溫度超過200℃以及相對密度小于0.7的易燃易爆液體則必須使用徑向剖分殼體的泵。

3 高速離心泵

(1)高速泵的結(jié)構(gòu)。高速離心泵的基本結(jié)構(gòu)由電動機(jī)、聯(lián)軸節(jié)、增速器、密封室、泵體和潤滑系統(tǒng)等組成。增速箱是泵高速化的關(guān)鍵。

(2)高速泵的工作原理。高速泵的基本工作原理是利用增速箱的增速作用使工作葉輪獲得數(shù)倍于普通離心泵葉輪的工作轉(zhuǎn)速，它利用提高葉輪轉(zhuǎn)速，加大葉輪外沿的流體線速度，達(dá)到高揚(yáng)程的目的。

(3)高速泵的性能特點(diǎn)。高速泵的主要優(yōu)點(diǎn)：①轉(zhuǎn)速高，體積小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，占地少；②采用單級葉輪，主軸采用斜齒輪傳動，斜齒輪的軸向力和葉輪軸向力剛好相反，平衡了大部分的軸向力；③葉輪和泵體之間無一般離心泵的密封環(huán)部分，保持較大間隙可輸送粘度小于5000MPa.s的介質(zhì)，性能穩(wěn)定；④高速泵的密封腔壓力僅為泵出口壓力的1／5～1／3，有利于減小機(jī)械密封的端面壓力，形成潤滑油膜，密封可靠性大大優(yōu)于多級泵；⑤輸送易汽化介質(zhì)時(shí)，由于泵的流道短，流體在泵腔滯流時(shí)間短，不易汽化，適合輸送高溫水、輕烴、液氨等易汽化介質(zhì)。其缺點(diǎn)：①高速泵的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢維修困難；②機(jī)械密封、軸承壽命短，軸承潤滑、冷卻系統(tǒng)復(fù)雜、易損件多，增加維修成本；③工藝上偏大流量運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行不穩(wěn)定。

4 旋殼泵

(1)旋殼泵的結(jié)構(gòu)。旋殼泵相對原來的多級泵和高速泵來說，結(jié)構(gòu)簡單而且體積小，主要包括機(jī)體、主軸、前后軸承、轉(zhuǎn)鼓、皮托管、入口機(jī)封等零部件。

(2)旋殼泵的工作原理。輸送的液體通過聯(lián)接頭的進(jìn)液部分進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓外蓋的葉片部分。液體隨葉片高速旋轉(zhuǎn)獲得動能，沿軸向進(jìn)入轉(zhuǎn)子內(nèi)腔。液體與轉(zhuǎn)子作同步高速旋轉(zhuǎn)。液體沿切向進(jìn)入集液管并進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)子內(nèi)液體的勢能、動能轉(zhuǎn)換壓力能。液體通過出液管流入工藝管線。

(3)旋殼泵的性能特點(diǎn)。旋殼泵的主要優(yōu)點(diǎn)：①性能調(diào)節(jié)簡單，通過改變泵轉(zhuǎn)速來改變泵的揚(yáng)程，更換不同集液管來改變其流量②效率高，旋殼泵只有集液管很少的表面積與液體進(jìn)行摩擦，摩擦損失很小，相對多級泵、高速泵等效率較高③結(jié)構(gòu)簡單，易損件只有機(jī)械密封和集液管，維修量?、苊芊饪煽啃愿撸瑑H在低壓進(jìn)口處有機(jī)械密封，在主軸端無密封。旋殼泵還存在著缺點(diǎn)：①介質(zhì)含固量不易大于1%，含固介質(zhì)會磨損集液管導(dǎo)致其出口變大，使泵的工作壓力下降②當(dāng)輸送介質(zhì)含氣體或是極易汽化的介質(zhì)，不易采用旋殼泵③當(dāng)揚(yáng)程＞1000m時(shí)，集液管易產(chǎn)生振動，發(fā)生疲勞斷裂故障。

5 結(jié)語

在滿足輸送工況條件的前提下，旋殼泵對比多級泵和高速泵結(jié)構(gòu)簡單，具有更高的效率，較低的轉(zhuǎn)速，平穩(wěn)的運(yùn)行特性，運(yùn)行成本較低等優(yōu)點(diǎn)。研究表明：對于相同流量、揚(yáng)程的旋殼泵、高速泵、多級泵，在流量低于6m3/h的情況下，旋殼泵的效率比高速泵高一倍，比多級泵高20%；在流量6m3/h～16m3/h的情況下，旋殼泵的效率比高速泵高20%以上，和多級泵持平；流量大于25m3/h時(shí)，效率與多級泵持平。此外還要綜合考慮其一次投入的費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用和檢修費(fèi)等因素來決定。

[1]何希杰，劉家柏，楊文.低比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵范圍的界定[J].流體機(jī)械，2000,28(11)：36-37.

王曉楠(1988- )，遼寧遼陽人，助理工程師，大學(xué)本科，主要從事石油化工設(shè)備維護(hù)工作。