低溫深井泵的制作方法
【專利摘要】船用低溫深井泵的發(fā)展趨勢是低溫下的可靠性，低必需汽蝕余量，高效節(jié)能和便于維護(hù)。針對這個現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，SCW低溫深井泵在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上突破，采用高壓自緊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、磁浮軸承等；使用新材料如用高分子材料，以增強(qiáng)船用低溫深井泵的安全、可靠、防腐防漏、減振降噪等特性。具體為采用多級葉輪結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)較高的揚(yáng)程，采用成熟的斜出口深井泵水力模型，泵進(jìn)口配誘導(dǎo)輪，達(dá)到預(yù)計(jì)水力性能；使用不銹鋼鑄件，不銹鋼軸，PTFE密封件，石墨滑動軸承等材料來適應(yīng)達(dá)零下104攝氏度的低溫環(huán)境；機(jī)械密封腔配增壓器，同時(shí)利用上滑動軸承的間隙降壓作用，以確保泵高壓運(yùn)行時(shí)泵送液體不外泄，確保安全；采用停車密封的設(shè)計(jì)使泵在維修時(shí)泵送液體不外泄，從而保證環(huán)境安全。使用管子分段，管子法蘭連接，軸用硬聯(lián)軸器連接來達(dá)到5-22米的液下深度。
【專利說明】低溫深井泵
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種船用低溫深井泵，用于海面下輸送液體。
【背景技術(shù)】:
[0002]深井泵以其基礎(chǔ)設(shè)備要求少，受外界環(huán)境影響小，解決自吸問題和維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)在船上得到廣泛應(yīng)用，并且由于船用深井泵大都用在非常重要的位置，故大多需要船級社認(rèn)證。如應(yīng)用介質(zhì)有水，滑油，天然、液化氣，化工原料和C02等。常用流量范圍是150m3/h到800m3/h，目前船用液化天然氣深井泵的揚(yáng)程大都是120m。當(dāng)前的低溫深井泵大多采用離心式葉輪，效率不是最高。筒體拆裝困難，不便于維護(hù)。泵吐出段易變形，應(yīng)力大，剛度差，受力變形大，振動大，易共振。而且國內(nèi)低溫深井泵設(shè)計(jì)方法難以完全滿足用戶提出的性能參數(shù)、重量外形、可靠性、環(huán)境條件等多目標(biāo)設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，鑒于目前國內(nèi)在低溫深井泵尤其是船用方面無泄漏、高抗汽蝕性等方面的技術(shù)基礎(chǔ)比較薄弱，漏水、漏油、漏氣的“三漏”現(xiàn)象尚未完全杜絕。泵在吸入真空度大于允許吸入真空度時(shí)，發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。主要發(fā)生在葉輪外緣葉片及蓋板，渦殼或?qū)л喬?，不會發(fā)生在葉片進(jìn)口處。例如流量大于設(shè)計(jì)流量時(shí)發(fā)生在葉片進(jìn)口靠近前蓋板的葉片正面處。當(dāng)葉輪入口處壓強(qiáng)下降至被送液體在工作溫度下的飽和蒸汽壓時(shí)，液體將會發(fā)生部分汽化，生成的氣泡將隨液體從低壓區(qū)進(jìn)入高壓區(qū)，在高壓區(qū)氣泡會急劇收縮，凝結(jié)，其周圍的液體以極高的速度沖向原氣泡所占空間，產(chǎn)生高強(qiáng)度的沖擊波，沖擊葉輪和泵殼，發(fā)生噪音引起震動。由于長期受到?jīng)_擊力反復(fù)作用以及液體中微量溶解氧的化學(xué)腐蝕作用，葉輪局部表面出現(xiàn)斑痕和裂紋甚至成海綿狀損壞。 [0003]目前常用的船用低溫深井泵有以下兩種主要類型。
[0004]1.立式獨(dú)立排液單殼蝸殼離心泵，見圖1
[0005]2.泵葉輪和導(dǎo)葉部分是多級徑向?qū)~離心泵，安裝型式是立式懸吊結(jié)構(gòu)，見圖2
[0006]船用低溫深井泵的發(fā)展趨勢是低溫下的可靠性，低必需汽蝕余量，高效節(jié)能和便于維護(hù)。針對這個現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，我公司決定研發(fā)能補(bǔ)充現(xiàn)有產(chǎn)品的不足，符合技術(shù)發(fā)展趨勢的SCW系列新產(chǎn)品。我們在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上突破，采用高壓自緊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、磁浮軸承等；使用新材料如用高分子材料，以增強(qiáng)船用低溫深井泵的安全、可靠、防腐防漏、減振降噪等特性。另外我們在采用了新型傳動設(shè)計(jì)、制造技術(shù)。結(jié)構(gòu)見圖3
[0007]水泵的吸水性能通常是用允許吸上真空高度來衡量的，Hs值越大，說明水泵的吸水性能越好，或者說，抗汽蝕性能越好。但是，對于軸流泵、大型混流泵和深井泵等，其安裝高度通常是負(fù)值，葉輪常須安在最低水面下，對于這類泵通常采用“汽蝕余量”來衡量它們的吸水性能。
[0008]為了防止汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生，在實(shí)際工作中離心泵的有效氣蝕余量NPSHa必須滿足下面的條件:
[0009]NPSHa = (Pa-P) / ( P g) -Zg- Σ hA_s ≥ NPSHr
[0010]式中:
[0011]NPSHa——離心泵工作時(shí)的有效汽蝕余量；[0012]NPSHr——離心泵工作時(shí)的必需氣蝕余量；
[0013]PA-吸入管液面上壓力；
[0014]Pv-液體在吸入溫度下的飽和蒸汽壓；
[0015]P——液體密度；
[0016]Zg——泵的安裝高度； [0017]Σ hA_s——吸入管阻力損失。
[0018]由以上公式可知，要防止汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生，必須提高離心泵工作時(shí)的有效汽蝕余量。要想改善這些狀況，可以考慮做以下改善:
[0019]1、增大入口壓力，降低轉(zhuǎn)速
[0020]增大離心泵入口壓力，可提高吸入管液面壓力PA，對吸入管增設(shè)增壓系統(tǒng)，以保證PA足夠大，使流體經(jīng)吸入管到達(dá)離心泵壓力最低點(diǎn)過程中的能量降低后，流體仍有足夠的壓力保證其大于流體本身的飽和蒸汽壓Pv。有實(shí)驗(yàn)研究表明，離心泵在低負(fù)壓和高轉(zhuǎn)速狀態(tài)下工作，泵的汽蝕是不可避免的，有時(shí)在起步階段不到I秒鐘，就會發(fā)生嚴(yán)重的汽蝕現(xiàn)象。因此降低離心泵工作時(shí)的轉(zhuǎn)速，提高離心泵入口壓力，都能有效的防止汽蝕的發(fā)生。
[0021]2、增加誘導(dǎo)輪
[0022]在離心泵葉輪前面增加一個葉片負(fù)荷很低的軸流式葉輪，通常稱之為誘導(dǎo)輪。誘導(dǎo)輪不同于一般的軸流泵，它的輪轂比較小，葉片安放角也小，葉片數(shù)也少，葉柵密度大，這些特點(diǎn)使之具有很好的抗汽蝕性能。誘導(dǎo)輪產(chǎn)生的揚(yáng)程能為后繼的離心葉輪起到增壓作用，使離心葉輪入口不產(chǎn)生氣蝕。除誘導(dǎo)輪本身具有優(yōu)良的抗汽蝕性能外，再加上它距離泵入口很近，能較明顯的減少從泵入口到葉輪進(jìn)口間的能量降低值。
[0023]3、降低液體飽和蒸汽壓
[0024]降低流體本身的飽和蒸汽壓Pv，而飽和蒸汽壓與溫度有密切的關(guān)系。當(dāng)溫度升高時(shí)，Pv也增大，反之，Pv則減小。因此在油庫等輸油場所，離心泵在夏季更易發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，而他們一般采取的措施為夜間輸油。在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，可以降低吸入罐內(nèi)液體的溫度、在泵前增加冷凝器或在吸入管路生噴灑冷卻水等方式來降低流體溫度，從而達(dá)到降低流體飽和蒸汽壓的目的。
[0025]4、管路設(shè)計(jì)
[0026]減小管路的阻力損失，那就要求在設(shè)計(jì)吸入管路時(shí)要保證管路短而直，減少管路中間的彎頭、閥門等設(shè)備。最好保證入口管路內(nèi)徑大于出口管路內(nèi)徑。
[0027]5、合理的安裝高度
[0028]調(diào)整安裝高度，可以降低泵的安裝高度或提高入口容器的安裝高度，預(yù)防汽蝕。離心泵的安裝高度需滿足以下條件:
[0029]
【權(quán)利要求】
1.一種低溫深井泵采用多級葉輪結(jié)構(gòu)(I)提高揚(yáng)程，泵入口配誘導(dǎo)輪可以達(dá)到預(yù)計(jì)的揚(yáng)程和汽蝕余量，然后采用不銹鋼件，PTFE密封，石墨滑動軸承來適應(yīng)低溫環(huán)境，同時(shí)水力部件采用厚壁設(shè)計(jì)，密封腔配增壓器；筒體(2)采用管子分段設(shè)計(jì)增加液下深度，同時(shí)為了維護(hù)方便，采用手孔和大孔套小孔的結(jié)構(gòu)使管子易拆卸。
2.權(quán)利要求1中導(dǎo)葉和葉輪組件的采用多滑動軸承的立式單殼空間導(dǎo)葉離心泵。效率更高，徑向力最小，滑動軸承個數(shù)多，從而滑動軸承壽命長，軸向推力方向固定，冷熱沖擊變形小，振動小，吊裝容易。
3.權(quán)利要求2筒體組件采用便拆式單管帶滑動軸承支架結(jié)構(gòu)。軸對稱，溫度影響一致，不宜變形；可單獨(dú)拆卸和安裝筒體部件內(nèi)的單個管體部件，便于維護(hù)；采用溝槽密封墊，管子之間易對中；聯(lián)軸器采用鍵聯(lián)接，不易咬死；滑動軸承采用泵送介質(zhì)潤滑。
【文檔編號】F04D29/66GK103835987SQ201210487886
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月27日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:天津世倉工業(yè)設(shè)備有限公司