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大東海泵業(yè)

小流量高揚(yáng)程選用什么泵?

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乙烯裝置的再蒸塔回流泵、Cl0洗油注入泵和BTX反應(yīng)器進(jìn)料泵均為小流量高揚(yáng)程泵。
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、最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。   
③介質(zhì)特殊  介質(zhì)均屬碳?xì)浠衔铮扯刃∮?.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(kāi)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(guò)單純提高普通離心泵的轉(zhuǎn)速來(lái)得到高揚(yáng)程的,它有其自身的性能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn):
高速泵的性能曲線  高速泵中擴(kuò)散管的喉徑對(duì)性能影響很大。當(dāng)通過(guò)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。

性能     高速 泵     多級(jí)泵
運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性   單級(jí),運(yùn)動(dòng)零件少,軸向載荷很小,軸粗短,無(wú)葉輪耐磨環(huán)、級(jí)間襯套等內(nèi)部摩擦件,運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性高   運(yùn)動(dòng)零件多,軸向載荷較大,軸細(xì)長(zhǎng),有葉輪耐磨環(huán)、級(jí)間襯套等內(nèi)部摩擦件,運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性相對(duì)低
體積和重量 單級(jí),多為立式結(jié)構(gòu),體積小,占地少,重量輕   多為臥式結(jié)構(gòu),體積、占地和重量均大得多
檢修和維護(hù)   無(wú)葉輪耐磨環(huán)、級(jí)間襯套等內(nèi)部摩擦件需更換;電機(jī)和垂直機(jī)架整體吊裝,不必調(diào)中心;無(wú)需拆卸進(jìn)出口管路就可維護(hù)機(jī)械密封。維修方便工作量小   水平中開(kāi)多級(jí)泵維修方便,但需拆卸進(jìn)出口管路并更換摩擦件,工作量稍大;徑向剖分多級(jí)泵裝拆零件多,還要調(diào)中心、垂直度,工作量很大,維修不便
價(jià)格   相對(duì)較高   相對(duì)較低
效率     基本相近

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(lái)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(wú)法知道的,須由泵廠通過(guò)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(wú)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)到的最高效率約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&le;15m3/h且H/Q>15時(shí),高速泵效率高。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(guò)渡也就越和緩。高速泵的這一特性,當(dāng)發(fā)生過(guò)流量時(shí)對(duì)電機(jī)有保護(hù)作用。另外其最高效率點(diǎn)往往就在中斷流量附近,因此盡管設(shè)計(jì)工況取在最高效率: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(kāi)式徑向直葉片葉輪,也有采用開(kāi)式后彎葉片和閉式葉輪的,主要是為了改善H&mdash;Q曲線的藍(lán)率以及在大流量時(shí)提高效率。開(kāi)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(kāi)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(wú)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(guò)高精度加工,噪音不超過(guò)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。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(kāi)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(kāi)式結(jié)構(gòu)。中開(kāi)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(kāi)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(kāi)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。
③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(guò)因?yàn)閴毫Ω撸橘|(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(guò)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(méi)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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