小流量高揚程用泵

    1．工況特點和選型要求

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

    ②工作壓力高  因為泵的進口壓力和揚程均較高，泵的出口壓力都在2．5MPa以上。其中BTX二段反應(yīng)器進料泵進出El壓力分別達到了2．6MPa和5．1MPa，選型時應(yīng)注意泵的機械密封形式、高允許工作壓力和進出口法蘭的耐壓等級均能符合要求。   

    ⑧介質(zhì)特殊  介質(zhì)均屬碳氫化合物，粘度小于4．7mPa·s(C10洗油注入泵除外)，揮發(fā)性較大，而且其中兩臺BTX反應(yīng)器進料泵是輸送有毒的苯、甲苯、二甲苯，所以對軸封有較高的要求。

    ④溫度變化大  對于乙烯裝置中BTX反應(yīng)器進料泵，當(dāng)反應(yīng)開始時介質(zhì)溫度是81℃，到反應(yīng)結(jié)束時溫度達到128℃；當(dāng)催化劑再生時，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

    對于小流量高揚程泵，一般多選用高速泵或多級泵    3．高速泵的性能和結(jié)構(gòu)特點

    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)速來得到高揚程的，它有其自身的性能和結(jié)構(gòu)特點，

    ①高速泵的性能曲線  高速泵中擴散管(圖2—134件5)的喉徑對性能影響很大。當(dāng)通過喉部的液體速度等于或略大于葉輪圓周速度時，就會破壞液流的連續(xù)性．，造成揚程突然下降到零的現(xiàn)象。這就是高速泵的揚程中斷特性，對應(yīng)于揚程中斷時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)速是指在該泵的運轉(zhuǎn)速度下的比轉(zhuǎn)速，而其運轉(zhuǎn)速度在選型時是無法知道的，須由泵廠通過電算優(yōu)化才能確定。多級泵的比轉(zhuǎn)速是指它的單級比轉(zhuǎn)速，泵制成多級的原因之一正是為了提高單級比轉(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離心泵高，但在選型時，卻無法算出高速泵的比轉(zhuǎn)速；所關(guān)心的僅僅是泵效率，所以在選型時將比轉(zhuǎn)速作為高速泵和多級泵泵效率高低的判據(jù)是不適宜的。高速泵可能達到的高效率約60％左右。根據(jù)以往的選用經(jīng)驗，高速泵和多級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，兩者基本持平；當(dāng)Q>15m3／h且日／Q<15時，多級泵效率高；當(dāng)Q>15m3／h且H／Q>40或當(dāng)Q≤15m3／h且H／Q>15時，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，擴散管喉徑越大，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)生過流量時對電機有保護作用。另外其高效率點往往就在中斷流量附近，因此盡管設(shè)計工況取在高效率：點，但實際使用時須在略低于設(shè)計流量的條件下運轉(zhuǎn)，以免發(fā)生揚程的不穩(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曲線的藍率以及在大流量時提高效率。開式的葉輪大大降低了葉輪產(chǎn)生的軸向推力，有時為進一步降低軸向推力，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)運行，軸承也能長期正常運行。

    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)，但因為高速泵的輸出液體只占壓液室中的一小部分，所以高速泵不怕內(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)計的機械密封，其軸向尺寸特別緊湊，以減小軸懸臂長度；軸套上固定極易平衡的動環(huán)，而其他帶有彈簧、密封圈和浮動環(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。同時由于轉(zhuǎn)速高，對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)的懸液分離器后對單端面機械密封進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增速和二級增速兩種，每一種都有許多檔次不同的輸出速度，使高速泵僅用幾個型號就能覆蓋廣泛的揚程和流量范圍，零部件的通用性非常好。對齒輪經(jīng)過高精度加工，噪音不超過同級電機。

    4．多級泵的性能和結(jié)構(gòu)特點

    乙烯裝置汽油加氫單元中，BTX反應(yīng)器進料泵均選用了高揚程小流量的多級泵，其工作原理、結(jié)構(gòu)外形均與普通多級泵相近(見圖2-136)。選用時主要根據(jù)工況特點選擇泵的結(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，價格高。一般僅用在大型、高壓有強烈熱沖擊的場合。乙烯裝置BTX進料泵的工況存在一定熱沖擊，但根據(jù)以往的使用經(jīng)驗，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、高揚程、小流量多級泵，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進料泵都采用中開式結(jié)構(gòu)形式。國內(nèi)同類型泵，如Y、YD、MC均是徑向剖分結(jié)構(gòu)。中開式多級泵系列雖對其它技術(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軸封對軸封的要求雖然高，但單端面機械密封已能滿足要求。不過因為壓力高，介質(zhì)粘度小，一般都應(yīng)選用內(nèi)裝式平衡型機械密封。

    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)進行白沖洗。同時因介質(zhì)溫度較高，還要對軸封進行冷卻。

    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，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行。同時，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進料泵在催化劑再生時，運行溫度接近上限，一般應(yīng)對軸承箱進行冷卻，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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