旋殼泵在短纖維裝置的應用

李建康 劉強

摘 要：介紹洛陽石化短纖維裝置原多級泵使用中存在的問題，提出旋殼泵代替多級泵，將旋殼泵從效率、結構、維修等方面與多級泵進行對比分析，總結出旋殼泵替代多級泵的應用優勢和經濟性。

關鍵詞： 旋殼泵；多級泵；經濟性

1 概述

冷凝水泵1832-P02當初設計選型為多級泵，該泵從美國 INGERSOLL-DRESSER PUMP COMPANY（英格索蘭德萊賽）進口，泵型號：1.5 WDXE。

2 出現問題

該泵于2000年投入運行，起初工況良好，隨著生產線的頻繁開停車，蒸汽波動增加，出現泄漏、振動大、磨損等故障，之后一直處于頻繁維修狀態，有時運行周期甚至不到一周。

3 原因問題

經過分析，總結出導致該多級泵出現故障原因有以下三點：

3.1 工作條件差

短纖維裝置后加工為非連續性生產，蒸汽用量變化大，系統壓力不穩定，多級泵入口冷凝水罐壓力波動大：波動范圍為0.32MPa-0.8MPa、泵出口供量波動為：2-8 m3/h 、介質溫度高等導致泵在運行過程中汽蝕嚴重、振動大，電機端滑動軸承和后端滾動軸承頻繁損壞，從而葉輪與口環間磨損。

3.2 泵級數多

該多級泵分為8級，靜密封點多，級間易泄漏。

3.3 維修困難

多級泵結構緊湊，口環和殼體為一體，泵的口環磨損后，需要整體更換口環及殼體，備件費用高和數量不足，未能及時維修更換。

4 解決對策

結合泵實際工況，從泵的效率、結構穩定性、轉速、密封可靠性等方面考慮，決定對泵重新選型，最后確定選型為旋殼泵。

2008年大檢修時將多級泵更新為江蘇海獅泵業制造有限公司生產的2臺旋殼泵，選型號為：HXK300-S2，設計流量為8.8 m3/h，揚程：354 m ， NPSHr為3 m，采用變頻調速。

5 選擇旋殼泵的原因

5.1 效率更高

表1 旋殼泵和多級泵效率對比

性能范圍 旋殼泵 多級泵

Q：4m3/h H：120～500m 40% 31～33%

Q：6m3/h H：120～500m 42～48% 36～45%

Q：10m3/h H：120～500m 50～55% 40～50%

Q：16m3/h H：120～500m 55% 55%

相同揚程下（表1），流量在6m3/h ～10m3/h之間時，旋殼泵效率比多級泵效率高10%左右。

5.2 摩擦損失小

多級泵液體旋轉而泵體相對靜止，旋轉的液體與泵體之間存在很大的摩擦損失。旋殼泵內液體與轉鼓同步旋轉，基本上消除了摩擦損失，雖然有轉子腔和集水管的水力損失，而與液體有相對運動的皮托管只有很小的作用面積。

5.3 密封性強，受力平衡

旋殼泵的機械密封設置在低壓進口處，解決了高壓密封難題。在結構上，即使機封泄漏也不會影響到軸承，設置檢漏孔，便于觀察泄露情況。多級泵葉輪密封環容易級間泄漏、平衡盤泄漏等。

旋殼泵為單級泵，易損件較少，旋殼泵轉速低、基本上沒有軸向力和不平衡徑向力，而多級泵軸承承受較高的軸向力及不平衡徑向力。

5.4 能耗低

與多級泵相比具有節能的特點。旋殼泵采用變頻調速，根據出口流量要求，調節電機的輸出功率，變頻電機功率比之前電機功率低4KW。

6 運行現狀

2008年旋殼泵投入使用，該泵機械密封曾磨損泄漏兩次和潤滑油乳化導致軸承磨損一次，分析為正常運轉損耗和外部原因所致，泵本身性能在運行中得到了證明，現在運行周期保持在兩年以上，上次故障時間為2012年3月份，目前運行工況良好。

7 經濟性分析

7.1 降低維修成本

多級泵維修次數多，維修費用較高。旋殼泵由于機械密封設置在進口低壓區，延長泵的使用壽命，運行更加平穩。原多級泵密封部件多，易損件較多，機封、葉輪、口環、軸承等，而旋殼泵主要易損件為機封，采購周期遠低于進口備件，且費用較低。

表2 旋殼泵和多級泵維修成本比較

型號 維修次數 時間 總維修成本 平均年維修成本

HXK300-S2（旋殼泵） 5 6年 13800 2300

1.5 WDXE（多級泵） 31 8年 165000 20625

年節約維修成本為：20625-2300=18325元。

7.2 節約電費

旋殼泵連續運行一年按330天計算，流量為8.8 m3/h ，電壓380V計算（表3）：

實際每年節電330×24×（28.1-24.8）=26136度電。工業用電按0.6元/度計，每年節約電費1.57萬元，2008年至今大概節約電費9.41萬元。

表3 旋殼泵和多級泵性能參數對比

型號 電機功率（KW） 實際電流（A） 實際功率（KW）

HXK300-S2（旋殼泵） 30 37.7 24.8

1.5 WDXE（多級泵） 34 43.3 28.1

7.3 成本較低

進口1.5 WDXE多級泵，購置費用為 5.68 萬美元/臺，按照當時美元與人民幣匯率為 8.2 ，約人民幣約47 萬元/臺。 2008年HXK300-S2旋殼泵包括變頻器在內的購置費用約為15萬元/臺，每臺泵節約成本32萬元。

8 結束語

從設備運行的可靠性和經濟性而言，在高揚程、低流量的工況下，用旋殼泵代替多級泵運行具有經濟節能性，旋殼泵在洛陽石化短纖維裝置上運行效果良好。