固片堿裝置熔鹽泵出口管路設(shè)計探討

李嘉（寧夏英力特化工股份有限公司，寧夏 惠農(nóng) 753202）

固片堿裝置熔鹽泵出口管路設(shè)計探討

李嘉
（寧夏英力特化工股份有限公司，寧夏 惠農(nóng) 753202）

介紹了熔鹽泵的結(jié)構(gòu)及性能。 結(jié)合工程案例給出了泵的出口管道改造方案，探討了管路設(shè)計對泵使用的影響及注意事項，對今后類似高溫熔鹽泵和出口管路設(shè)計思路提供了參考。

熔鹽泵；管路；設(shè)計

寧夏英力特化工股份有限公 司 9 萬t/a 固片堿裝置熔鹽泵采用桂林市廣匯泵業(yè)有限責(zé)任公司 （原桂林水泵廠）200FYGD-40×2A 高溫熔鹽泵（熔鹽循環(huán)泵），屬立式液下泵，主要用于片堿中的高溫導(dǎo)熱介質(zhì)（硝酸鹽）的輸送，泵材質(zhì)采用耐高溫合金鋼，并經(jīng)特殊耐熱處理，保證材質(zhì)在高溫下工作的穩(wěn)定性。由于傳動設(shè)備的運行特性，離心力使輸送液體的壓力升高，從而在管道系統(tǒng)中形成一種平穩(wěn)而無脈動的流動。泵的進、出口管路要精心設(shè)計，便于操作、檢修的同時，也要保證泵的進、出口管庫處于無應(yīng)力或低應(yīng)力狀態(tài)，以保證泵的平穩(wěn)運行。泵的出口管道雖然不像入口管那樣影響泵的性能，但是管系的壓降和熱應(yīng)力仍須認(rèn)真考慮，泵性能參數(shù)見表 1。

表1 泵性能參數(shù)表

1 生產(chǎn)使用過程中存在問題及原因分析

1.1 生產(chǎn)使用過程中存在問題

功率為 160 kW 的熔鹽泵油位正常、 冷卻水暢通、被輸送的熔鹽液位正常，但是運行電流在 255~ 294 A 之間波動，傳動軸承部位發(fā)熱，運行過程中頻繁跳停。檢查發(fā)現(xiàn)更換下的熔鹽泵上部導(dǎo)軸承磨損，泵軸變形且失去同心度，呈現(xiàn)出偏磨損狀態(tài)。

主要原因是在正常運行過程中流體給工藝管線施加了壓力同時也產(chǎn)生了反作用力，泵機出口管線在高溫、高壓的狀態(tài)下沒有膨脹量。當(dāng)管道內(nèi)充滿高溫熔鹽介質(zhì)后，管道應(yīng)力不能得到良好的釋放，最終應(yīng)力聚集到熔鹽泵蝸殼最薄弱處，使熔鹽泵底部出現(xiàn)輕度位移，熔鹽泵軸不能處于垂直狀態(tài)，在高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，上部導(dǎo)軸承處出現(xiàn)偏心運轉(zhuǎn)，隨著時間的延長，磨損間距增加，泵軸擺動幅度加大，熔鹽泵電流波動頻繁。

1.2 設(shè)計思路

1.2.1 泵管道設(shè)計的一般要求

（1）充分理解 PID 所示泵的管道流程，在滿足工藝要求的前提下，尚需考慮泵正常運行及檢維修的要求。

（2）泵是回轉(zhuǎn)機械，屬精密機械，一旦受到外力作用會發(fā)生變形、振動和噪聲，是軸承燒毀和損壞的主要原因。應(yīng)充分考慮熱膨脹對泵出入管道的要求，以減少管道作用在泵管嘴處的應(yīng)力和力矩。

泵制造廠規(guī)定了泵管嘴允許受力的數(shù)值，這是設(shè)計泵管道時的依據(jù)。 當(dāng)缺少制造廠的數(shù)據(jù)時，泵進出口管道對泵管嘴允許受力值應(yīng)符合 API610 的要求。

（3）在充分滿足管道柔性的前提下，設(shè)計時應(yīng)使出入管道最短。

了解麻醉和手術(shù)方式、術(shù)中情況、切口情況,持續(xù)低流量吸氧,心電監(jiān)護,觀察生命體征,保持呼吸道通暢[3]。

（4）要考慮泵檢修所需空間，使泵的管道、閥門手輪不影響其維修和檢查。

（5）吸入和排除管路的直徑不應(yīng)小于泵的入口和出口直徑。

（6）當(dāng)管道從下向上進泵時，應(yīng)采用頂平安裝；但輸送含有固體介質(zhì)或漿液時，水平管段上偏心異徑管應(yīng)底平安裝。

（7）泵出口管道上的異徑管應(yīng)靠近泵的出口。

1.2.2 熔鹽泵安裝、操作和維護注意事項

（1）為方便大修時向上吊起泵組，泵組上方應(yīng)留有足夠的空間。

（2）應(yīng)裝電流表以檢測泵運轉(zhuǎn)情況。

（3）泵使用過程中如電流過大，造成電機超負載，可以采取更換大一檔電機，或關(guān)小閘閥減少流量來降低功率，或通過車小葉輪直徑來處理。

（4）泵運轉(zhuǎn)過程中如果電流突然增大，則可能泵有卡擦現(xiàn)象，要停機檢查；如果電流突然變小，則可能泵抽空，要立即停機。

1.2.3 確定流體的流動狀態(tài)

（1）流動狀態(tài)可用流體的雷諾數(shù) Re 表示，雷諾數(shù)可用下式計算。

式中：Re—雷諾數(shù)；u—流速，m/s；μa—流體動力粘度，mPa·s[與 厘 泊 （CP 同 值 ）]；d′i— 管 內(nèi) 徑 ，mm；ρ—流體密度，kg/m3。

1.2.4 管道壓力降

流體在管道中流動時的壓力降可分為直管壓力降和局部障礙所產(chǎn)生的壓力降。局部障礙系指管道中的關(guān)鍵閥門、流量計等。

式 中 ：ΔPp—管 道 壓 力 降 ，kPa；ΔPf—直 管 壓 力 降 ，kPa；ΔPt—局部壓力降，kPa。

（1）直管壓力降可按下式計算。

式 中：L—直 管 長度 ，m；d′i—直 管 內(nèi)徑 ，mm；λ—摩 擦系數(shù)。

（2）局部阻力可按局部阻力系數(shù)法（按下式）計算。

式中：k—每個管件、 閥門等的阻力系數(shù)。 標(biāo)準(zhǔn)彎頭90°，k=0.75。

2 處理方法（見圖 1）

圖1 出口管道改造對比圖

3 效果評價

通過對出口管道的改造，充分考慮了熱膨脹對泵出入管道的要求，理論上明顯降低了管道直管長度和管道壓力降，減少了管道作用在泵管嘴出的應(yīng)力和力矩。每年大修期間車間將熔鹽泵吊出后進行整體檢查和維護，泵軸上沒有出現(xiàn)任何擦痕，徹底消除了熔鹽泵因電流不穩(wěn)定頻繁跳停的缺陷，實現(xiàn)了熔鹽泵長周期穩(wěn)定運行。

4 結(jié)語

高溫熔鹽泵輸送介質(zhì)為高溫熔鹽，這種狀態(tài)的介質(zhì)對泵、管道的影響較為復(fù)雜，在對高溫熔鹽泵及出口管道的設(shè)計時要充分管系的壓降和熱應(yīng)力的影響，運行工況下熔鹽對管道的影響和管道熱應(yīng)力對泵的影響還需進一步的理論研究。

Solid design of pump outlet pipe device of molten salt of caustic soda

LI Jia
（Ningxia Younglight Chemical Co.,Ltd.,Huinong 753202，China）

The structure and properties of the molten salt pump are introduced.In combination with the engineering case，the transformation scheme of 1 types of pump is presented，and the influence of pump outlet pipeline design on the use of pump and the matters needing attention are discussed.To provide reference for the design of similar high temperature molten salt pump and outlet pipeline in the future.

molten salt pump； pipeline； design

TQ055.8+1

：B

：1009－1785(2017)02-0011-02

2016-11-15