化工流程泵葉輪的改造

曲樹國

（前郭石化分公司，吉林 松原 138000）

化工流程泵葉輪的改造

曲樹國

（前郭石化分公司，吉林 松原 138000）

前郭石化分公司2萬噸/年聚四氫呋喃裝置中的中間產(chǎn)品回流泵葉輪經(jīng)常堵塞，對問題進行探討分析，通過計算提出解決方案。

小流量高揚程；葉輪；故障分析；改造

前郭石化分公司聚四氫呋喃裝置中的兩臺中間產(chǎn)品回流泵于2007年8月投入使用。該泵為小流量高揚程化工流程泵，在投用初期泵運行正常，能滿足生產(chǎn)需要。但隨著季節(jié)的變換，進入冬季以后，出現(xiàn)流量不足、負荷升高的問題。解體后發(fā)現(xiàn)，葉輪內(nèi)部嚴重堵塞，對葉輪進行清理后回裝，重新運行周期不超過一個月又產(chǎn)生同樣的問題，大大增加了維修工作量。針對這種情況，進行了認真的探討、分析，發(fā)現(xiàn)了問題所在。本文針對泵的故障原因進行理論分析，通過計算，對葉輪進行了改造。

1 泵及其系統(tǒng)簡述

（1）主要性能參數(shù)

泵型號：LF40-25-160

額定流量：Q=3.2m3/h

揚程：H=42m

轉(zhuǎn)速：2 900 rpm

配套電機型號：YB2-100L-2

電機功率：3 kW

（2）葉輪結(jié)構(gòu)及尺寸（見圖1）

圖1 葉輪結(jié)構(gòu)及尺寸

2 故障原因分析

此泵所輸送介質(zhì)為聚四氫呋喃。在常溫下，低分子量的聚四氫呋喃為無色液體，分子量較高的為白色熔融蠟狀，本裝置生產(chǎn)的聚四氫呋喃為高分子量的，故此在配套管線上都有電伴熱進行保溫，以保證介質(zhì)處于液態(tài)。但由于整個輸送系統(tǒng)建于室外，而東北的冬季又比較寒冷，故極易發(fā)生聚四氫呋喃的凝固現(xiàn)象，尤其在開停泵階段更是如此。再加上此泵葉輪流道出口寬度窄，過流面積小，因此介質(zhì)經(jīng)常在葉輪流道內(nèi)凝結(jié)，從而導(dǎo)致葉輪堵塞。

3 改造方案的選擇

針對葉輪堵塞的原因，對葉輪的結(jié)構(gòu)進行了改造，主要目的是為了保證泵能長周期連續(xù)運行，同時又不影響泵原有的性能。為此做出以下兩個方案：

方案一：將葉輪前蓋板去掉，再將前泵蓋板改型使之與葉輪形狀匹配，這樣加寬了液體流道，解決了堵塞的問題，考慮這樣做可能增加軸向力，為此在葉輪后蓋板上開了8個平衡孔，以平衡其軸向力。經(jīng)測試后發(fā)現(xiàn)改型后的泵殘余軸向力仍然很大，泵運行時振動值超標，影響了泵正常工作，此方案沒有被采納。

方案二：參考進口泵結(jié)構(gòu)，又設(shè)想了第二方案，將葉輪設(shè)計成開式旋渦式葉輪。如圖2所示。

漩渦式泵的主要工作部分是葉輪和泵體的流道，其中葉輪與泵體及泵蓋之間的空腔構(gòu)成流道。在這種結(jié)構(gòu)中，葉輪葉片直接與泵吸入口、壓出口相通，當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時，由于葉輪中運動液體的離心力大于流道中運動液體的離心力，兩者之間產(chǎn)生一個方向垂直于軸承并指向流道縱長方向的環(huán)形旋轉(zhuǎn)運動。在縱向漩渦的作用下，液體在葉輪和流道內(nèi)產(chǎn)生圓周運動，液體從吸入至排出的整個過程中，可以多次反復(fù)進入葉輪和從葉輪中流出，而每流入葉輪一次，即獲得一次能量交換。

液體從葉輪葉片間進入流道中，和流道中運動的液體相混合，由于兩股液流速度不同，在混合過程中產(chǎn)生動量交換，使流道中的液體能量得到增加。當(dāng)流量減小時，流道內(nèi)液體的運動速度減小，縱向漩渦作用增強，液體流經(jīng)葉輪的次數(shù)增多，使泵的揚程提高。

圖2 改造后葉輪結(jié)構(gòu)圖

4 設(shè)計計算

（1）給定設(shè)計參數(shù)：流量Q=3.2m3/h，揚程H= 42m，轉(zhuǎn)速n=2 900 rpm

（4）葉片數(shù)的選擇：

葉片數(shù)對泵的揚程、效率、汽蝕性能都有一定的影響。確定葉片數(shù)時，既要考慮減少葉片的排擠和表面的摩擦，又要使葉道有足夠的長度，以保證液流的穩(wěn)定性和葉片對液體的充分作用。因為此泵比轉(zhuǎn)速比較低，同時考慮到葉片數(shù)增加，揚程增加較顯著，功率也稍有提高，綜合以上因素，取葉片數(shù)Z=10。

（5）確定葉片厚度：

從擴大葉輪流道有效過流面積考慮，希望葉片越薄越好；但從鑄造工藝及強度方面考慮，葉片需要有一定的厚度。目前，鑄鐵葉片的最小葉片厚度為3 ～4mm，鑄鋼葉片最小厚度為5～6mm。因為改造后，葉輪沒有了前蓋板，考慮到葉片的強度需要有一定的增強，因此，取葉片厚度為8mm，葉片寬度b同樣為8mm。

5 結(jié)論

按上述參數(shù)制作了成品葉輪，經(jīng)現(xiàn)場運轉(zhuǎn)，效果良好，各項指標如流量、揚程等均達到預(yù)期的要求。

[1]薛敦松，錢錫俊，等.石油化工廠設(shè)備檢修手冊（第五分冊泵）[M].中國石化出版社，1998，17-59.

[2]A.T.特羅斯科蘭斯基，S.拉扎爾基維茨.葉片泵計算與結(jié)構(gòu)（原版1976年）[M].機械工業(yè)出版社，1981，153.

Impeller Transformation of the Chemical Process Pump

QUShu-guo
(Qianguo Petrochemical Branch，Songyuan Jilin 138000，China)

At the 20 000 t/y Polytetrahydrofuran devices of Qianguo Petrochemical Company，the impeller of the intermediates reflux pump areoften blocked，the problem is discussed through calculation and analysis.

small flow and high lift；impeller；faultanalysis；transform

U467

A

1672-545X（2013）04-0291-02

2013-01-08

曲樹國（1975—），男，河北滄州人，研究方向：轉(zhuǎn)動設(shè)備的長周期運行。