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  上海水泵集团技术之离心泵

  除了对输送粘性液体的容积泵的用途作某些说明以外,本次仅限于说明离心泵,包括对主要结构型式的详细分析。

  炼厂用泵 利用离心泵的主要炼厂流程是:原油蒸馏、真空塔分离、催化转化、烯烃异化、氢化裂解、催化重整、焦化以及为了除硫和除氮的加氢处理。由这些流程生产的产品包括动力汽油、商业喷气发动机燃料油和煤油、馏出的燃料油、残余的燃料油以及润滑油。美国石油协会标准api610是定期修订的,该标准为一般炼厂用的离心泵所要求的设计特点规定了最低限度的技术条件。

  结构:api610标准要求满足顶吸、单级、双涡室、中心线安装、悬臂式、泵体有径向剖分面的炼厂用流程泵。填料函中装有机械密封。吸入口的位置可以在端部,也可以在顶部。由于在泵轴和原动机轴之间采用中间联轴器,所以可以不必拆开吸入和排出管路即可拆卸轴承托架和泵盖。这种拆卸方法的特点对于所有现代的炼厂用泵来说是共同的。由于采用悬臂式轴的结构,所以只需要一个填料函来密封通向大气的泄漏。

  但是,这种结构布置的推力轴承要承受由于轴的一端暴露在吸入压力下所引起的载荷。为了满足api610标准,轴承必须设计成最低寿命为16000小时。

  对于吸入压力超过250磅/英寸²表压的情况,一般的做法是:与吸入侧密封环的直径相比,减小叶轮背面的密封环直径,或者完全取消叶轮背面的密封环,以便在相反方向产生一个平衡推力来减小作用在推力轴承上的净载荷。在铸造条件允许的情况下,可以用双涡室结构的泵来限制由于涡室中压力分布不均匀而引起的作用在叶轮上的径向载荷。为了符合api610标准的规定,在最严重的动态条件下,单级泵和两级泵的轴在密封环处的挠度必须限制在规定的最小径向间隙值的一半。对于运行温度超过500℉的情况,ap610标准推荐应该考虑增加规定的最小间隙值。如果采用不同类的金属,或者,如果必须采取迅速暖泵(预热)的过程,则加大规定的最小间隙是必须满足的要求。为了有助于在不同的温度下保持对中,可以把泵的安装脚设在泵体上,与系轴位于同一条中心线上。对于输送温度超过400℉的情况,采用轴承冷却和填料函冷却,以限制热量沿泵轴传递和(或)降低机械密封或填料的环境温度。对于要求汽蚀余量比单吸泵结枃所能达到的值还低的情况,在流量大于600加仑/分时,可以采用双吸泵。

  通常,大部分制造厂只限于在原动机功率小于500马力的情况下才采用悬臂轴结构。对于功率更大的机组,可设计成轴承在轴的两端的形式,在两个轴承的中间有一个或几个叶轮(通常称为双轴承结构或内装一外装式轴承的结构)。根据api610的规定,滚珠轴承的结构用在dn系数不超过300000的范围内。系数dn是以毫米表示的轴承孔径(d)与以转/分表示的运转速度(n)
的乘积。对于dn系数超过30000的情况,则可采用装有径向滑动轴承和滚珠推力轴承或流体动力推力轴承的双轴承结构。双吸、两级、双轴承的结构特点可以合并到同一个结构中。应该指出,要求泵有两个填料函,由于在第二级的后侧采用了吸入口连接用了与吸入口连通的布置形式,所以这两个填料函都处在吸入压力的作用下。在功率小于500马力时,可以将两级泵制成悬臂式结构或是双轴承式结构:在功率超过500马力时,则可制成双轴承式结构。最近新创造的立式管道泵已经对采用标准流程泵提出了挑战。这种泵的优点是在安装时能节约成本,因为它可以象阀那样简单地安装在管路上,而且这种泵不承受管路的变形,而在标准流程泵上承受管路变形是一个普遍存在的问题。

  性能:根据制造厂不同,泵的流量和扬程的范围就略有变化。管道泵的流量和扬程的范围与卧式泵的范围差不多是相同的。

  材料:炼厂用泵输送各种各样的石油产品,比重从0.3到1.3,对于离心泵来说,粘度可以从低于水的值到高达15000ssu,而对于转子泵来说,粘度还可以更高,介质的温度范围也是很宽的。石油产品可以像润滑油那样是惰性的,也可能是腐蚀性很强的。可以用很多种材料来满足炼厂用泵的很多要求。在选择旋转零件的材料时必须慎重,因为铸铁、青铜和镍-列席斯特(ni- resist)的物理性能严重地限制了用这些材料制成零件的允许圆周速度。填料函中通常装有平衡型结构的机械密封。在特殊情况下,可以采用双端面机密封或串联的机械密封。一个密封环的材料是碳,而与它相配的密封环则可以用钨铬钴合金、镍-列席斯特或碳化钨制造。已经证明机械密封是极可靠的,而且不会受到用填料函时往往遇到的不稳定的性能。

  炼厂用泵的原动机是电动机或汽轮机。也有将离心泵倒转作为水轮机用的。为了保证安全可靠,通常的做法是将所有的炼厂用泵都做水静压试验,水静压试验的压力相当于排出法兰额定压力等级所需的值。此外,通常规定要根据美国水力协会标准进行性能试验。如果要保证临界吸入条件,则还要进行汽蚀余量试验。

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