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国内外VS6立式筒袋泵技术进展综述

作者:肖兴均 魏宗胜,中国成达工程有限公司


摘要:述了VS6立式筒袋泵技术进展中的几项改进,两大类VS6泵的特点及适用场合。比较了API 610标准、美国水力学会标准、SH/T 3139-2011 石油化工重载荷离心泵工程技术规范和中国化工勘察设计协会《化工设计手册》第六册对确定NPSHa和NPSH3的异同,为确保输送易汽化液体VS6泵的安全,主张按最高持续温度下液体的饱和蒸汽压力计算NPSHa, 强调NPSHa和NPSH3的定义及实质,两者的基准面应统一,举出了两项工程实例。

汇集了VS6泵各种轴向力平衡和滚动轴承部件的一些结构图。根据API 682和国外知名泵公司的工程资料,说明了输送低粘度、易汽化LEG的VS6泵, 标准冲洗方案为什么是PLAN 13+52+62(N2)。分析了高扬程LEG泵的技术难点,超高扬程LNG潜液电机泵的设计特点。简介了国内外主要制造商VS6泵的技术现状。指出了常规VS6泵和潜液电机的VS6泵存在的结构缺陷,待研讨如何解决。

关键词立式筒袋泵;NPSHa;NPSH3;轴向力;机械密封;LEG;LNG

 石化行业储存乙烯、丙烯和LNG等易汽化液体的立式储罐,安放于地面上,而与储罐配套的外送泵,通常面临装置汽蚀余量很低的问题,NPSHa在1m以下,甚至接近零,所以外送泵必须选择埋在地面以下的立式筒袋泵(VS6)。立式筒袋泵的制造技术水平要求很高,上世纪八十年代以前,全部是高价进口,国内泵厂曾测绘仿制过,因振动大、故障频繁未成功。

大连耐酸泵厂在引进了苏尔寿公司TTMC系列立式筒袋泵制造技术后,开始制造扬程不高、级数少的立式筒袋泵。大连耐酸泵厂与苏尔寿的合资公司、大连深蓝泵业公司、嘉利特荏原公司都掌握了VS6泵设计与制造技术,推出了产品,参与国内市场与国外泵厂竞争。

本文介绍立式筒袋泵两种类型及其适用场合。本文提出:立式筒袋泵工程中注意NPSHa和NPSH3的基准面应统一;系统计算中如何选取流量计算NPSHa值;选择介质最高持续温度下的汽化压力来计算NPSHa。首级叶轮在地面以下n米,(NPSHa + n)大于首级叶轮的NPSH3,就不汽蚀。由此表明,一些权威高校论文提出开展VS6的CFD数值模拟与实验验证就无必要了。

为什么叶轮级数很多的高扬程VS6泵,诱导轮和双吸首级也无必要?本文用工程实例来说明。为什么超高扬程LNG输出泵从早期常用机封的VS6泵,目前主流泵型为取消机封的潜液电机的VS6泵?但是,这两种类型的VS6泵仍然存在的结构缺陷有必要指出,待研讨如何解决。

1-1. 仅首级叶轮下沉的结构

国内外的立式筒袋泵普遍将所有叶轮均布置在泵下部(图1-1),全部叶轮距离上部主轴承盒远,必须在下部设置滑动轴承支撑。

图1-1笫一代VS6泵剖面图

德国鲁尔公司最早推出了仅首级叶轮下沉的结构(图1-2),其余叶轮全部上提,优点之一,下段泵轴仅传递一个叶轮的扭矩,轴径减小,有利于首级叶轮的水力设计;优点之二,其余叶轮全部靠近上部轴承,泵运转振动小。

图1-2笫二代VS6泵剖面图

大连理工大学和大连深蓝泵业公司将这两种结构的泵称为笫一代VS6泵和笫二代VS6泵,作为大连深蓝泵业公司VS6泵的优选结构之一[1] [2]

1-2. 首级叶轮的进口增加诱导轮

诱导轮增加了首级叶轮进口的静压力,从而降低首级叶轮的NPSH3,可降低泵的地下深度。诱导轮有径流螺旋式诱导轮和轴流螺旋式诱导轮两种,前者轴向高度短,但在使用中易出现紊流和振动故障;后者大多设计成变螺距诱导轮,由于叶片高度小,整体刚度优于前者,福斯公司的VS6泵采用轴流式诱导轮。

图1-3径流式诱导轮和首级叶轮图

图1-4轴流式诱导轮和前两级叶轮图

1-3. 首级采用双吸叶轮适合大流量立式筒袋泵

大流量立式筒袋泵叶轮的NPSH3很高,首级叶轮宜采用双吸叶轮,例如日本荏原公司设计的660MW燃煤电站的凝结水泵,首级叶轮即使采用双吸叶轮,NPSH3也很高,正常流量1514 m3/h下的NPSHr= 4.1m,最大流量1861 m3/h下的NPSHr=5m(图1-5)。

图1-5首级采用双吸叶轮的大流量立式筒袋泵

1-4. VS6立式筒袋泵的两种类型及其适用场合

立式筒袋泵应根据叶轮和泵壳的型式分为两大类:

第一,径叶轮配径向导叶适合中小流量、高扬程,比转速较低,特点是轴向短、径向宽,径向导叶为二元圆柱叶片。

石化行业中,此类立式筒袋泵占大多数。主要应用于储存易汽化介质的外送,例如乙烯储罐配套的液态乙烯输送泵,如图1-6。

图1-6 径流叶轮配径向导叶体的立式筒袋泵局部图

如图1-7所示,液态乙烯储罐安放在地面上,VS6型乙烯输送泵的泵体部分埋于地下,储罐出口经管路和阀门连接至泵进口。石化联合项目超大型化后,乙烯输送泵的扬程已超过了1000米,全部采用径流叶轮配径向导叶体的立式筒袋泵。

图1-7 乙烯输送泵布置示意图

【实例】

神华煤制油项目罐区的乙烯输送立式筒袋泵由美国ITT公司制造。温度-33℃、比重0.448、泵进口压力1.753MPa.A、额定流量13m3/h、额定扬程466m。为使小流量高扬程泵的效率达到55.8%,ITT公司用28级φ154径流叶轮配径向导叶体,外简体为φ254×3556,电机18.5kW-2950 rpm。过流件材质316LSS。总重1291kg(泵头514kg、外筒体267 kg、电机500 kg)。首级叶轮的进口在地面以下3.2m,使NPSHa从地面处的1.45 m增大为首级叶轮进口处的4.65 m,比首级叶轮进口处的NPSH3=1.72 m多了2.93 m,比工程设计规定的(NPSHa - NPSH3)的富裕量0.6 m大得更多,这是因为该泵的叶轮级数很多,轴向尺寸大造成的。

由此可知,石化装置规模大型化后,有些高压立式筒袋泵级数很多,泵的地下深度较深,不必担心泵汽蚀。这表明,一些权威的高校论文提出开展VS6的CFD数值模拟与实验验证无必要。首级下沉、首级双吸、诱导轮是否必要,可视具体条件而定。

第二,混流叶轮配空间导叶体:适合大流量、低扬程,比转速高,特点是轴向长、径向窄,空间导叶为三元扭曲叶片,泵壳外形似碗(Bowl)称为碗形壳,称为空间导叶体。火电行业中的凝结水泵采用此类立式筒袋泵较多。

图1-8 混流叶轮配空间导叶体的立式筒袋泵局部图

【实例】

印尼电厂660MW凝结水泵,流量1514 m3/h,扬程338 m,转速1490 rpm。图1-5为电厂凝结水泵的布置示意图。凝结水温度40.3℃,凝结水罐液面上方的蒸汽压力为7.5kPa.A。凝结水罐最低液面下降到最低液位时,立式筒袋泵进口法兰中心线处的液体压力减去凝结水罐出口至泵进口连接管路和阀门的压力降后,NPSHa=0.3m。该泵由荏原淄博公司制造,采用四级混流式叶轮配空间导叶体,为满足抗汽蚀要求,首级为双吸叶轮。

NPSHa和NPSH3的定义及实质,两者的基准面应统一

NPSHa是由工程公司的工艺系统专业计算后提交给机泵专业,作为编制泵询价数据表的依据。常因系统、机泵、布置等专业之间沟通协调不够,造成工程项目中NPSHa值不准确。工艺系统专业 写明汽蚀余量计算基准,泵厂对买方确定的NPSHa的基准面不清楚,工程公司和泵厂会忽略两者的基准面应统一问题。

对于易汽化介质或是汽蚀余量小的工况,就会造成计算偏差,甚至于选型失误,泵发生汽蚀的恶劣后果。因此,有必要在此按有关标准规范梳理NPSHa和NPSH3的定义及实质。

API 610标准NPSH的定义:以NPSH的基准面为准,泵进口处的总压头,减去(泵送液体)蒸汽压力相当的压头,以泵送液体的压头(m)表示。 [3]

API 610标准NPSH3的定义和基准面:卖方通过用水试验确定的导致扬程(多级泵中为首级的扬程)损失3%的汽蚀余量。API 610标准第11版6.1.8条最后一段,“除非另有规定,卧式泵的基准是轴中心线,对立式泵应是进口管中心线,对立式悬吊泵应是基础的顶面”,这是指NPSH3的基准面,VS6泵NPSH3的基准面在基础的顶面。

SH/T 3139-2011 石油化工重载荷离心泵工程技术规范,条款5.1.9“泵在额定点的必需汽蚀余量NPSHr应至少比有效汽蚀余量NPSHa小0.6m,且不考虑烃类液体修正系数;立式筒袋泵及液下泵的NPSHr应至少比NPSHa小0.1m。卧式泵的基准面为轴心线,立式悬吊泵的基准面为基础顶面[4]

API 610标准NPSHa的定义和基准面:由买方根据使用该泵的工艺装置,按泵的额定流量和液体的正常温度,由买方确定的汽蚀余量,称为有效汽蚀余量。

我国化工石化工程公司工艺系统专业计算NPSHa均执行中国化工勘察设计协会《化工设计手册》第六册(系统专业),所有型式泵NPSHa的基准面均规定为基础的顶面[5]

以上标准规范NPSH3和NPSHa的基准面一致,但对VS6泵不适合。因为判断VS6泵是否汽蚀,决定于首级叶轮的NPSH3,首级叶轮的进口是在地下,就应将NPSHa的基准面从基础的顶面,換算到首级叶轮的进口标高处,NPSHa将增加基础的顶面到首级叶轮的进口的高度减去液体流经泵的外筒与泵壳之间环形通道的压力降Δh(用液柱表示)。很多泵厂投标文件上未写环形通道的压力降,应补上。

因VS6泵装配技术水平要求非常高,输送易汽化液体的VS6泵严禁发生汽蚀损坏,为保证(NPSHa-NPSH3)有足够的安全余量,应解决API 610标准、美国水力学会标准和我国石化工程公司工艺系统专业所用的《化工设计手册》不一致的两个关键问题:

第一是计算NPSHa按什么流量?所需介质的汽化压力按什么温度?

有关标准、规范、设计手册不一致。流量不同,温度不同,NPSHa值差异大,影响到首级叶轮深度的确定。

  • API 610第11版3.34条款规定,NPSHa按泵的 额定流量和液体的正常温度。

  • 美国水力学会标准“迴转动力泵 NPSH富裕量指南 ”9.6.1.1条款规定,是按 最高 持续温度的介质汽化压力 [6] 。 不是正常温度,也不是短时最高温度。

  • 中国化工勘察设计协会《化工设计手册》第六册第69页,NPSHa的计算是按 最高操作温度下液体的饱和蒸汽压力。

为确保输送易汽化液体VS6泵的安全,笔者主张按最高持续温度下液体的饱和蒸汽压力计算NPSHa。

第二是确定NPSH3按什么流量?因流量越大,NPSH3就越大。

  • API 610第11版6.1.8条款规定,NPSH3按泵的额定流量和温度低于55℃的水。

  • 美国水力学会标准“迴转动力泵 NPSH富 裕量指南”图9.6.1.1b只显示流量越大,NPSH3就越大,未规定NPSH3按什么流量?

  • 笔者认为,最大流量不可超出API 610规定的优选工作区上限,即1.2倍BEP流量。

  • NPSHa 的 计算 公式:

NPSHa =(Ps - Pv)×102÷γ - 0.6 m

式中:

Ps—泵进口压力,MPa.A;

Pv—介质 最高持续温度下的汽化压力,MPa.A;

γ—介质最高持续温度下的比重;

  • 首级叶轮深度H按下式计算:

H = NPSH3(@1.2BEP流量) —NPSHa (@额定流量 & 基础顶面) + 0.6m +泵外筒与泵壳之间环形通道的压降(m)

工程实例1】

成达工程公司总承包的神华煤制油项目罐区位号P-202A/B乙烯输送泵

工艺条件:乙烯正常温度-33℃、比重0.448、汽化压力1.744MPa.A、泵进口压力1.753MPa.A (该泵数据表上无最高操作温度)额定流量13m3/h、最大流量23.6m3/h、额定扬程466m。NPSHa =(1.753 – 1.744)×102÷0.448 - 0.6 m= 1.45 m。

美国ITT公司VS6泵型号VIC-T 11AHXC,径流叶轮配径向导叶体,为提高小流量泵效率用28级叶轮。首级叶轮的进口标高处:额定流量下NPSH3=1.72m,最大流量下NPSH3=3.24 m。在泵基础顶面处NPSHa=1.45 m。泵基础顶面至首级叶轮的进口的高差为3.2m,泵外筒与泵壳之间环形通道的压力降Δh=0.1m,统一到首级叶轮的进口同一基准面的NPSHa增大为NPSHa = 1.45+3.2-0.1 = 4.55 m。额定流量下(NPSHa-NPSH3)=4.55-1.72=2.83 m。

该位号泵BEP流量15.4m3/h,最大流量23.62m3/h下的NPSH3=3.24m,最大流量为BEP流量的1.53倍,远超API 610优选上限1.2倍,仅管(NPSHa-NPSH3)有1.41m的安全裕量,仍然不可在最大流量下运行,否则径向力大。

图2-1 乙烯输送泵同一基准面的NPSHa和NPSHr

工程实例2】

成达工程公司总承包的印尼芝拉扎660MW燃煤电站凝结水泵

工艺条件:正常温度40.3℃、比重0.992;

正常流量1514 m3/h、扬程338m、NPSHr 4.1m;

额定流量1861 m3/h、扬程295m、NPSHr 5m;

泵外筒与泵壳之间环形通道的压力降Δh=0.2m;

正常流量下NPSHa - NPSH3=(0.3-0.2+5)- 4.1 = 1 m;

额定流量下NPSHa - NPSH3=(0.3-0.2+5)- 5 = 0.1 m。笔者注:富裕量小了。

图2-2 印尼660MW电站凝结水泵同一基准面的NPSHa和NPSH3

轴向力产生的原因:各级叶轮是同向布置,每个叶轮上下盖板承受该级叶轮出口压力的面积不等,上盖板的承压面积比下盖板的大,于是产生向下的轴向力,如图3-1所示。此力与转子重量之和为总轴向力。

图3-1 VS6同向布置无平衡孔叶轮的轴向力方向指向叶轮的进口(向下)

图3-1中:F a To总轴向力)= mg(转子重量)+(F a 1st+F a nst)(各级轴向力之和)

图3-2 叶轮上下盖板有节流环加平衡孔

图3-2为平衡孔结构图,该结构可平衡大部分叶轮的轴向力,无需用平衡鼓或平衡盘,剩余的轴向力和转子重量之和由泵上部的轴承来承担, 结构最简单。如果上盖板节流环的直径大于下盖板节流环的直径,则叶轮的轴向力向上,可减少总轴向力,但经过平衡孔的内泄漏量加大,容积效率有所降低。从平衡孔泄漏的液流与进入叶轮的主液流相冲击,破坏了进口液流的正常流动状态,会降低泵的抗汽蚀性能。

图3-3 平衡盘和平衡鼓的结构图

平衡盘是安置在末级叶轮上方的圆盘,圆盘两侧介质的压差产生的轴向推力来部分抵消转子轴向力。平衡盘具有自动平衡能力,其结构见图3-3。但对转子的轴向移动造成的磨损很敏感。平衡鼓,只有径向间隙,无磨损风险,允许转子轴向串动,国外的VS6泵普遍釆用平衡鼓

图3-4 各种滚动轴承的组合结构图

轴向力较大时,用三个角接触球轴承来承担向下的轴向力,轴向力很大时,用一个深沟球轴承与圆锥滚子轴承或球面滚子轴承组合的结构,并在球面滚子轴承外圈的下部配置一組弹簧消除轴承游隙,减轻振动。

3-4最下局部图是苏尔寿公司轴向力很大的VS6泵,采用深沟球轴承与圆锥滚子轴承组合的结构。

对于输送低粘度、易燃、易爆、易汽化的液态乙烯等危险介质的VS6泵,机械密封及其辅助系统是VS6泵极其重要的部件,因为选型和使用不当引起的机封泄漏,占泵故障的首位。

国外知名泵公司投标的这类产品输送泵的机封,普遍采用不带压的串联式机械密封PLAN52;不宜用PLAN53,因为它用于有压的双端面密封,隔离液位于两套密封之间,隔离液储罐中的压力高于密封腔的压力。

API 682-2014离心泵和转子泵用轴封系统,PLAN53总会有一定量的隔离液通过内侧机封端面进入泵送流体 [7] 。將降低乙烯产品純度 ,因此,国外知名泵公司投标的VS6型产品输送泵的标准冲洗方案是PLAN 13+52+62(N 2 ),见图4-1。

图4-1 乙烯产品输送泵机封冲洗方案 13+52+62(N2)配置图

API 682指出,对于密封腔中无节流衬套的立式 泵,PLAN13是标准的冲洗方案。从内侧密封腔引出的泵介质经限流孔板到泵进口,对密封进行冷却,并对立式泵提供自排气系统,将气体和蒸汽排出密封腔(至火炬)。PLAN13为循环提供了足够的压差,并且密封腔的压力足够大,防止了密封端面之间液体气化,保证了机封端面的液体润滑[7]。如果泵的出口压力太高,对机封的寿命不利。

外侧机封的隔离液通常选用白油,通过泵效环实现缓冲液经过缓冲液罐的循环,缓冲液罐内有冷却水盘管,带走机封的发热量。

缓冲液罐设置高低液位开关或变送器、液位计、压力表,对机封的运行状态进行监控。

冲洗方案62用氮气吹扫,防止万一出现乙烯泄漏汽化,使环境空气中的水分结冰,损坏机械密封。茂名石化乙烯输送泵PLAN62的氮气流量为每小时65升,压力0.2bar.G。配合浮动式小间隙的节流衬套,减少氮气耗量。

5-1机封的设计和制造要求更严格

液态乙烯(Liquid Ethylene Gas = LEG)和液化天然气(Liquid Natrual Gas= LNG)是立式筒袋泵难度最大的两种介质,LEG泵的难点是介质易汽化,蒸汽压高,泵进口压力高;粘度很低,机械密封设计和选型不当易失效。LNG泵的难点是低温-162℃, 耐低温的材料的选择和深冷处理技术,超高扬程泵的

以美国福斯公司为茂名石化八十万吨乙烯项目制造的高压乙烯产品泵为例,乙烯温度-36℃,粘度低0.1cP,比重0.454,Q=143m3/h、H=1058m,进口压力:额定1.8MPa.G,最高2.05MPa.G,出口压力:额定6.5MPa.G, 最高6.75MPa.G。

机封冲洗方案PLAN 13+52+62(N2),内侧机封腔的液态乙烯从机封腔的出口引出,经限流孔板降压后到泵进口,内侧机封腔的工作压力约2.3MPa.G,机封端面摩擦产生的热量致使端面之间乙烯液膜的温度远高于-36℃,粘度远低于0.1cP,润滑性很差,如果与最高工作温度下乙烯汽化压力的裕度不够, 将造成机封摩擦副端面之间的液膜汽化,发生干摩擦。密封端面过度磨损,致使机封失效。

因机封部件距离滚动轴承部件很近,一旦少量带压乙烯和缓冲液的混合物进入滚动轴承,滚动轴承损坏,引起小间隙的平衡鼓/盘、口环等的磨损,整台泵就必须大修。

5-2泵体径向剖分, 检修难度大

1. 叶轮同向布置,需设置故障率较高的平衡鼓。

2. 检修转子时,要抽出芯包全部解体,叶轮装在轴上,动平衡合格后,叶轮又要拆下耒,才能装配成芯包,对动平衡精度有影响。

立式筒袋泵大修时,芯包要从埋地下的泵外筒体内吊上来,因为各级叶轮与导叶体交错布置,泵转子动平衡时必须全部解体,各级叶轮再重装在轴上进行动平衡,合格后各级叶轮与导叶体又要交错装配成芯包吊进泵外筒体内,对装配技术水平要求非常高,通常由高级装配师傅承担此项工作,才能保证转子动平衡精度和同心度不降低。径向剖分泵体的LEG和LNG立式筒袋泵,均存在此结构缺陷,待研讨如何解决。

超高扬程立式筒袋泵的技术发展方向是取消高压机封,用无动密封的潜液电机

适用的低温介质,例如:LNG -162℃、乙烯-104℃、丙烯-48℃、液氮-196℃、乙烷-89℃、丙烷-42℃、液氨-33℃等。

多级泵与电机安装在储罐外的吸入罐内(ECC型),设计特点:

  • 取消了机械密封,彻底解决了低粘度、高压、易汽化介质机械密封的技术难题;

  • 泵和电动机共轴,按刚性轴设计,低于一阶临界转速下运行;

  • 无联轴器,无中间轴承,消除了不同轴度引起的故障;

  • 径流叶轮配径向导叶体,缩短超高扬程转子的轴向长度,提高了运行可靠性;

  • 各级泵体仍为径向剖分,VS6型泵固有的转子动平衡时必须整泵解体的缺陷仍未避免。

图5-1 美国J.C Carter公司LNG高压输送泵剖面图

图5-2 美国Ebara国际公司LNG高压输送泵剖面图

6-1 瑞士苏尔寿公司TTMC(VS6)泵的技术现状

苏尔寿TTMC(VS6)的剖面图(见图6-1)

图6-1 苏尔寿VS6泵结构、中间连轴节图

表6-1 苏尔寿超高扬程TTMC型立式筒袋泵国外业绩表

表6-2 苏尔寿高扬程TTMC型立式筒袋泵国内业绩表

【实例】

中原石油化工公司乙烯液体输送泵:介质温度-35℃、比重0.449、首级叶轮进口标高处NPSHa=3 m、NPSHr=2.5 m、效率68%、叶轮外径228mm、首级叶轮地下深度1755 mm,过流件材质304SS、泵重1300 kg,总重3102kg。

小结:

苏尔寿TTMC泵作为最早引入国内的VS6泵型,在国内有大量应用。其中小流量VS6泵,国内最高扬程业绩也已经突破到977m,国外应用的最高扬程已经达到1292m,突破了TTMC泵型原有最高设计扬程。得益于径流叶轮和径向导叶体的采用、轴向更紧凑的设计,以及用平衡鼓平衡轴向力。

6-2 美国福斯公司VS6泵的技术现状

福斯VS6的剖面图(见图6-2)

图6-2福斯WUC泵剖面图

表 6-3 福斯WUC(VS6)泵国外超高扬程业绩

6-4 福斯WUC(VS6)泵国内业绩

【实例】

茂名八十万吨乙烯项目高压乙烯产品泵的参数:温度-36℃、介质比重0.454,Q=143m3/h、H=1058m、NPSHa=1.9m(基础表面)、首级叶轮进口处NPSHa=1.9+1.26=3.16m、NPSHr=1.4m(首级叶轮进口)、效率64.9 %、14级叶轮,叶轮外径248mm、过流件材质316SS、转速2950rpm,泵重1833 kg、总重6025kg。

小结:

福斯WUC泵在国内已经有约100多项业绩,有25年的运行业绩。具有短轴承跨度和加粗的轴,保证了轴系足够强度,因此轴上可串联更多的叶轮,所以福斯WUC泵能够做到近2000m扬程。但是平衡孔的设置虽然解决了轴向力的平衡问题,但是也会降低泵的效率。

6-3 鲁尔公司VS6泵的技术现状

图6-3鲁尔VLT剖面图(左图为首级叶轮下沉结构图)

表 6-5鲁尔VLT业绩表

【实例】

神华新疆乙烯输送泵的参数为:介质比重0.448、NPSHa=2m(基准:基础上顶面)、NPSHr=2.8m(首级叶轮进口)、效率74 %、叶轮外径198mm、过流件材质316LSS、转速2980rpm。

小结:

鲁尔VLT泵采用了首级叶轮下沉结构由于扭矩小,采用小轴径,减小转子圆周速度,降低磨损及水力损失,提高泵效率,解决了立式筒袋泵插入深度长时,摩擦副容易磨损、振动大的问题 [6]。但是,对于低汽蚀高扬程的工况,就不太适用。因为高扬程泵的叶轮级数很多,轴向尺寸本来就长,首级下沉不一定必要。

6-4 大连深蓝VS6泵技术现状

图6-4 大连深蓝LDB-A VS6泵剖面图

表6-6深蓝LDB-A泵业绩表

【实例】

浙江卫星能源有限公司不合格丙烯输送泵的参数为:介质比重0.538、NPSHa=2m(基准:基础上顶面)、NPSHr=1.2m(首级叶轮进口)、过流件材质304SS、转速2950rpm。

大连深蓝LDB-A泵在国内石化行业有100多项业绩,最小流量5m3/h,最大流量250m3/h ,最高扬程780m。在丙烯乙烯泵的应用领域取得的大量成绩,证明了其结构稳定可靠。大连深蓝泵业公司2013年11月申请了低温立式多级高压潜液泵发明专利【9】

1. 立式筒袋泵专供泵进口法兰处的NPSHa在1m以下的易汽化液体用,首级叶轮下沉到地面以下数米,相当于将NPSHa增加了数米,从而避免了泵汽蚀。

2. 立式筒袋泵大修时,芯包要从埋地下的泵外筒体内吊上来,因为各级叶轮与导叶体交错布置,泵转子动平衡时必须全部解体,各级叶轮再重装在轴上进行动平衡,合格后各级叶轮与导叶体又要交错装配成芯包吊进泵外筒体内,对装配技术水平要求非常高,通常由高级装配师傅承担此项工作,才能保证转子动平衡精度和同心度不降低。

3. 为了严防立式筒袋泵发生汽蚀,保证(NPSHa--NPSH3)有足够的安全余量,延长其大修周期,不宜执行API 610对NPSHa是按泵的额定流量和液体的正常温度的规定,而应执行美国水力学会标准和中国化工勘察设计协会《化工设计手册》第六册(工艺系统专业) 的规定,按最高持续温度下液体的饱和蒸汽化压力计算NPSHa,与按泵的最大持续流量下的NPSH3进行比较,再留至少0.6 m的富裕量。

4. 大型燃煤电站大流量混流叶轮凝结水泵,每级泵壳的轴向尺寸长,级数不多,首级叶轮的地下深度已很深,适合采用首级双吸叶轮结构。石化装置规模大型化后,超高压立式筒袋泵级数很多,首级再下沉、首级双吸、诱导轮是否必要,可视具体条件而定。

5. 为平衡轴向推力,目前各家采用平衡盘,平衡鼓及平衡孔配合推力轴承结构。平衡孔会降低泵容积效率,平衡盘存在轴向盘磨损问题,平衡鼓配合推力轴承,结构可靠,能耗低。

6. 泵体径向剖分的LEG和LNG立式筒袋泵,均存在泵大修转子需动平衡时,要抽出芯包全部解体,叶轮装在轴上,动平衡合格后,叶轮又要拆下来,才能装配成芯包。对动平衡精度有影响,如何解决待研讨。

参考文献

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