幾種低比轉速泵在石化裝置的應用分析

王曉楠(石油遼陽石化分公司油化廠， 遼寧 遼陽 111003)

幾種低比轉速泵在石化裝置的應用分析

王曉楠(石油遼陽石化分公司油化廠， 遼寧 遼陽 111003)

近年來，隨著中國石油化工行業的快速發展，為了適應小流量高揚程的工藝需要，低比轉數泵得到了快速的發展。目前，我國現有可以滿足小流量高揚程的泵主要有多級離心泵，高速泵及旋殼泵等。通過分析對比每種低比轉數泵的優缺點、結構特點，分析每種泵的適應工況，選擇合適的低比轉數泵，在保證效率的同時節省費用。

低比轉速、多極、高速、旋殼、離心泵

1 石油化工企業對泵的要求

(1)基本要求：①必須滿足流量Q、揚程H、壓力P、溫度T、汽蝕余量NPSHa等工藝參數的要求；②必須滿足介質特性的要求；③必須滿足現場的安裝要求。

(2)使用要求：①具有較高的可靠性，運行安全、連續運行時間長；②工作效率高，運行成本低；③結構簡單，易損件少，維修方便；④性能調節要方便，適應于工藝調整的需要。

本文將對多級泵，高速泵以及旋殼泵這三種泵的結構特點，工作原理，應用優缺點進行綜合分析。

2 多級離心泵

(1)多級泵的結構。多級泵的基本構造是由進水段、出水段、中段、葉輪，泵體，泵軸，軸承，密封環等部件構成。葉輪是多級泵的核心部件。

(2)多級離心泵的工作原理。葉輪內充滿液體時，原動機帶動葉輪快速旋轉，葉片驅使液體旋轉，液體在離心力作用下向葉輪外緣流動。同時，新的液體在大氣壓力下從吸入室進入泵內。有壓的液體再沿級間出水流道進入下一級葉輪進口，第二級葉輪繼續對液體做功，再次增加液體的壓能，如此反復，直至末級葉輪，最后經壓出室排出泵外。流量不變，揚程疊加。

(3)多級泵的性能特點。多級離心泵采用高效節能的水力模型設計；揚程可通過改變泵級數(葉輪數量)來滿足不同要求，故適用范圍廣；無需改變管路結構，可直接安裝在管道的任何位置及任何方向，安裝維修極為方便；水平中開式多級泵可直接取下泵的上殼體檢修泵內各部件，無需拆卸進出口管路，檢修維護很方便。多級離心泵也存在著一些缺點：結構復雜、葉輪較多轉子長、兩套機械密封、易損件多、備件量大等，增加維修費用；一般應用在工況好，要求不高的場合，如輸送介質的顆粒含量不大于1.5%，不宜用于輸送易汽化的介質。當輸送介質的溫度超過200℃以及相對密度小于0.7的易燃易爆液體則必須使用徑向剖分殼體的泵。

3 高速離心泵

(1)高速泵的結構。高速離心泵的基本結構由電動機、聯軸節、增速器、密封室、泵體和潤滑系統等組成。增速箱是泵高速化的關鍵。

(2)高速泵的工作原理。高速泵的基本工作原理是利用增速箱的增速作用使工作葉輪獲得數倍于普通離心泵葉輪的工作轉速，它利用提高葉輪轉速，加大葉輪外沿的流體線速度，達到高揚程的目的。

(3)高速泵的性能特點。高速泵的主要優點：①轉速高，體積小，運轉平穩，占地少；②采用單級葉輪，主軸采用斜齒輪傳動，斜齒輪的軸向力和葉輪軸向力剛好相反，平衡了大部分的軸向力；③葉輪和泵體之間無一般離心泵的密封環部分，保持較大間隙可輸送粘度小于5000MPa.s的介質，性能穩定；④高速泵的密封腔壓力僅為泵出口壓力的1／5～1／3，有利于減小機械密封的端面壓力，形成潤滑油膜，密封可靠性大大優于多級泵；⑤輸送易汽化介質時，由于泵的流道短，流體在泵腔滯流時間短，不易汽化，適合輸送高溫水、輕烴、液氨等易汽化介質。其缺點：①高速泵的結構復雜，檢維修困難；②機械密封、軸承壽命短，軸承潤滑、冷卻系統復雜、易損件多，增加維修成本；③工藝上偏大流量運行時，運行不穩定。

4 旋殼泵

(1)旋殼泵的結構。旋殼泵相對原來的多級泵和高速泵來說，結構簡單而且體積小，主要包括機體、主軸、前后軸承、轉鼓、皮托管、入口機封等零部件。

(2)旋殼泵的工作原理。輸送的液體通過聯接頭的進液部分進入轉鼓外蓋的葉片部分。液體隨葉片高速旋轉獲得動能，沿軸向進入轉子內腔。液體與轉子作同步高速旋轉。液體沿切向進入集液管并進行能量轉換，將轉子內液體的勢能、動能轉換壓力能。液體通過出液管流入工藝管線。

(3)旋殼泵的性能特點。旋殼泵的主要優點：①性能調節簡單，通過改變泵轉速來改變泵的揚程，更換不同集液管來改變其流量②效率高，旋殼泵只有集液管很少的表面積與液體進行摩擦，摩擦損失很小，相對多級泵、高速泵等效率較高③結構簡單，易損件只有機械密封和集液管，維修量?、苊芊饪煽啃愿撸瑑H在低壓進口處有機械密封，在主軸端無密封。旋殼泵還存在著缺點：①介質含固量不易大于1%，含固介質會磨損集液管導致其出口變大，使泵的工作壓力下降②當輸送介質含氣體或是極易汽化的介質，不易采用旋殼泵③當揚程＞1000m時，集液管易產生振動，發生疲勞斷裂故障。

5 結語

在滿足輸送工況條件的前提下，旋殼泵對比多級泵和高速泵結構簡單，具有更高的效率，較低的轉速，平穩的運行特性，運行成本較低等優點。研究表明：對于相同流量、揚程的旋殼泵、高速泵、多級泵，在流量低于6m3/h的情況下，旋殼泵的效率比高速泵高一倍，比多級泵高20%；在流量6m3/h～16m3/h的情況下，旋殼泵的效率比高速泵高20%以上，和多級泵持平；流量大于25m3/h時，效率與多級泵持平。此外還要綜合考慮其一次投入的費用、運行費用和檢修費等因素來決定。

[1]何希杰，劉家柏，楊文.低比轉數離心泵范圍的界定[J].流體機械，2000,28(11)：36-37.

王曉楠(1988- )，遼寧遼陽人，助理工程師，大學本科，主要從事石油化工設備維護工作。