小流量高揚(yáng)程用泵

    1．工況特點(diǎn)和選型要求

    ①流量小、揚(yáng)程高  由于已處于后段工序或僅需少量回流及洗液的注入，這幾臺(tái)泵流量?jī)H有5～25m3／h。而為了維持反應(yīng)壓力或防止高溫汽化，其揚(yáng)程要求達(dá)到301-463m。

    ②工作壓力高  因?yàn)楸玫倪M(jìn)口壓力和揚(yáng)程均較高，泵的出口壓力都在2．5MPa以上。其中BTX二段反應(yīng)器進(jìn)料泵進(jìn)出El壓力分別達(dá)到了2．6MPa和5．1MPa，選型時(shí)應(yīng)注意泵的機(jī)械密封形式、高允許工作壓力和進(jìn)出口法蘭的耐壓等級(jí)均能符合要求。   

    ⑧介質(zhì)特殊  介質(zhì)均屬碳?xì)浠�合物，粘度小�?．7mPa·s(C10洗油注入泵除外)，揮發(fā)性較大，而且其中兩臺(tái)BTX反應(yīng)器進(jìn)料泵是輸送有毒的苯、甲苯、二甲苯，所以對(duì)軸封有較高的要求。

    ④溫度變化大  對(duì)于乙烯裝置中BTX反應(yīng)器進(jìn)料泵，當(dāng)反應(yīng)開始時(shí)介質(zhì)溫度是81℃，到反應(yīng)結(jié)束時(shí)溫度達(dá)到128℃；當(dāng)催化劑再生時(shí)，反應(yīng)器中通入高壓蒸汽，介質(zhì)溫度升高到85℃。所以泵應(yīng)能適應(yīng)這樣的高溫和溫度的變化。

    2．泵型的選擇

    對(duì)于小流量高揚(yáng)程泵，一般多選用高速泵或多級(jí)泵    3．高速泵的性能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

    在乙烯裝置中，Cl0洗油注入泵和再蒸塔回流泵均選用了高速泵。高速泵并非是通過單純提高普通離心泵的轉(zhuǎn)速來得到高揚(yáng)程的，它有其自身的性能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，

    ①高速泵的性能曲線  高速泵中擴(kuò)散管(圖2—134件5)的喉徑對(duì)性能影響很大。當(dāng)通過喉部的液體速度等于或略大于葉輪圓周速度時(shí)，就會(huì)破壞液流的連續(xù)性．，造成揚(yáng)程突然下降到零的現(xiàn)象。這就是高速泵的揚(yáng)程中斷特性，對(duì)應(yīng)于揚(yáng)程中斷時(shí)的流量稱為中斷流量值。高

 

     ①除普通的影響因素外，高速泵的效率還與選定的泵轉(zhuǎn)速和擴(kuò)散管喉徑有很大關(guān)系，研究起來較為復(fù)雜，但是仍與普通離心泵一樣，也是隨著比轉(zhuǎn)速的減小而下降，只是幅度不同。高速泵的比轉(zhuǎn)速是指在該泵的運(yùn)轉(zhuǎn)速度下的比轉(zhuǎn)速，而其運(yùn)轉(zhuǎn)速度在選型時(shí)是無法知道的，須由泵廠通過電算優(yōu)化才能確定。多級(jí)泵的比轉(zhuǎn)速是指它的單級(jí)比轉(zhuǎn)速，泵制成多級(jí)的原因之一正是為了提高單級(jí)比轉(zhuǎn)速，從而提高效率。雖然已知在同樣的低比轉(zhuǎn)速下，高速泵的效率比單級(jí)離心泵高，但在選型時(shí)，卻無法算出高速泵的比轉(zhuǎn)速；所關(guān)心的僅僅是泵效率，所以在選型時(shí)將比轉(zhuǎn)速作為高速泵和多級(jí)泵泵效率高低的判據(jù)是不適宜的。高速泵可能達(dá)到的高效率約60％左右。根據(jù)以往的選用經(jīng)驗(yàn)，高速泵和多級(jí)泵效率的比較大致有以下規(guī)律：當(dāng)Q>15m3／h，且日／Q=15～40時(shí)，兩者基本持平；當(dāng)Q>15m3／h且日／Q<15時(shí)，多級(jí)泵效率高；當(dāng)Q>15m3／h且H／Q>40或當(dāng)Q≤15m3／h且H／Q>15時(shí)，高速泵效率高。速泵的性能曲線見圖2—1 35。當(dāng)葉輪圓周速度不變時(shí)，擴(kuò)散管喉徑越大，中斷流量值也越大，曲線的過渡也就越和緩。高速泵的這一特性，當(dāng)發(fā)生過流量時(shí)對(duì)電機(jī)有保護(hù)作用。另外其高效率點(diǎn)往往就在中斷流量附近，因此盡管設(shè)計(jì)工況取在高效率：點(diǎn)，但實(shí)際使用時(shí)須在略低于設(shè)計(jì)流量的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，以免發(fā)生揚(yáng)程的不穩(wěn)定現(xiàn)象。

    ②特殊的葉輪形式  高速泵大多采用開式徑向直葉片葉輪，也有采用開式后彎葉片和閉式葉輪的，主要是為了改善H—Q曲線的藍(lán)率以及在大流量時(shí)提高效率。開式的葉輪大大降低了葉輪產(chǎn)生的軸向推力，有時(shí)為進(jìn)一步降低軸向推力，在靠近輪轂的后蓋板上還開有平衡孔，從而使推力軸承的工作條件大大改善，即使在很高的轉(zhuǎn)速下連續(xù)運(yùn)行，軸承也能長(zhǎng)期正常運(yùn)行。

    ③無需耐磨密封環(huán)  雖然乙烯裝置中輸送的是粘度小、揮發(fā)性大的介質(zhì)，但因?yàn)楦咚俦玫妮敵鲆后w只占?jí)阂菏抑械囊恍〔糠�，所以高速泵不怕�?nèi)泄漏，葉輪和泵體間不必裝耐磨環(huán)，相反可以保持較大間隙，使高速泵可以輸送粘度小于5000mPa．S的石油制品，化學(xué)腐蝕液、懸浮液以及含有少量顆粒的液體。

    ④軸封高速泵采用特殊設(shè)計(jì)的機(jī)械密封，其軸向尺寸特別緊湊，以減小軸懸臂長(zhǎng)度；軸套上固定極易平衡的動(dòng)環(huán)，而其他帶有彈簧、密封圈和浮動(dòng)環(huán)的不易平衡部分作為密封的靜止部分，以適應(yīng)高轉(zhuǎn)速的需要。同時(shí)由于轉(zhuǎn)速高，對(duì)軸封的冷卻是必不可少的。SUNDSTAND公司的標(biāo)準(zhǔn)配置是從泵出口引出液體，經(jīng)泵內(nèi)的懸液分離器后對(duì)單端面機(jī)械密封進(jìn)行冷卻乙烯裝置中的高速泵都采用這種標(biāo)準(zhǔn)配置。用戶還可根據(jù)介質(zhì)的特殊性選擇串聯(lián)、雙端面機(jī)械密封以及各種各樣的沖洗、冷卻和泄漏處理方式。

    ⑤吸入性能  高速條件下的吸入性能一般較差，容易產(chǎn)生汽蝕，但加裝誘導(dǎo)輪后可大大改善高速泵的吸入性能。如乙烯裝置中再蒸塔回流泵的有效汽蝕余量NPSHa僅2．3m，加裝誘導(dǎo)輪后泵汽蝕余量NPSHr只有l(wèi)．8m，完全能滿足要求。

    ⑥高精度增速箱  高速泵的增速箱有一級(jí)增速和二級(jí)增速兩種，每一種都有許多檔次不同的輸出速度，使高速泵僅用幾個(gè)型號(hào)就能覆蓋廣泛的揚(yáng)程和流量范圍，零部件的通用性非常好。對(duì)齒輪經(jīng)過高精度加工，噪音不超過同級(jí)電機(jī)。

    4．多級(jí)泵的性能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

    乙烯裝置汽油加氫單元中，BTX反應(yīng)器進(jìn)料泵均選用了高揚(yáng)程小流量的多級(jí)泵，其工作原理、結(jié)構(gòu)外形均與普通多級(jí)泵相近(見圖2-136)。選用時(shí)主要根據(jù)工況特點(diǎn)選擇泵的結(jié)構(gòu)和性能。

    ①殼體結(jié)構(gòu)  單殼體泵和雙殼體泵都可在高壓狀態(tài)下運(yùn)行，但是兩者耐溫和耐熱沖擊性能不同。普通單殼體泵耐溫上限180～320℃，有些特殊設(shè)計(jì)的泵可用到400℃左右。而雙殼體泵基本都能用到400～450℃，而且耐熱沖擊性好。但是雙殼體泵重量體積較大，制造不便，價(jià)格高。一般僅用在大型、高壓有強(qiáng)烈熱沖擊的場(chǎng)合。乙烯裝置BTX進(jìn)料泵的工況存在一定熱沖擊，但根據(jù)以往的使用經(jīng)驗(yàn)，某些單殼體形式的泵也能滿足使用要求。

    ②軸向中開泵和徑向剖分泵  國(guó)外用于石化行業(yè)能滿足一定耐溫耐壓要求的單殼體、高揚(yáng)程、小流量多級(jí)泵，基本上都是軸向中開式結(jié)構(gòu)。中開式除裝拆維修方便外，其耐熱沖擊的能力要比用穿杠固定的徑向剖分泵好，所以乙烯裝置中的BTX進(jìn)料泵都采用中開式結(jié)構(gòu)形式。國(guó)內(nèi)同類型泵，如Y、YD、MC均是徑向剖分結(jié)構(gòu)。中開式多級(jí)泵系列雖對(duì)其它技術(shù)指標(biāo)都能滿足，但是流量偏大，泵廠可考慮將泵系列向流量小的方向延伸。

    ⑧軸封對(duì)軸封的要求雖然高，但單端面機(jī)械密封已能滿足要求。不過因?yàn)閴毫Ω撸�介質(zhì)粘度小，一般都應(yīng)選用內(nèi)裝式平衡型機(jī)械密封。

    為了提高密封面處的壓力，防止在密封面上發(fā)生相變，應(yīng)進(jìn)行白沖洗。同時(shí)因介質(zhì)溫度較高，還要對(duì)軸封進(jìn)行冷卻。

    由于溫度高，介質(zhì)中又含苯、甲苯、二甲苯，所以靜密封材料只能采用聚四氟乙烯或玻璃纖維填充聚四氟乙烯，不能使用任何橡膠。

    ④中心線支撐橫鍵定位  臥式泵溫度超過177℃時(shí)，通常都要使用中心線支撐的泵體，以避免泵體受熱后單向膨脹危及泵的正常運(yùn)行。同時(shí)，支撐面上應(yīng)設(shè)有橫鍵固定泵的軸向位置。

    ⑤軸承冷卻BTX進(jìn)料泵在催化劑再生時(shí)，運(yùn)行溫度接近上限，一般應(yīng)對(duì)軸承箱進(jìn)行冷卻，降低油溫。多數(shù)廠商在推力軸承處設(shè)置有水冷夾套，蘇爾壽公司則在兩側(cè)軸承箱上都可選裝浸沒式翅片冷卻管，其MC系列泵還可采用風(fēng)冷，適用于缺水源的工作場(chǎng)所。

    ⑥耐磨密封環(huán)  由于介質(zhì)粘度低(2.1～3.1mPa．s)，為減小內(nèi)泄漏，提高效率，維持泵在溫度變化時(shí)的性能穩(wěn)定，在葉輪和泵體上一般都要設(shè)置耐磨密封環(huán)。

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