多级离心泵知识

卧式中开多级泵的结构及特点优势

日期:2021-11-02 09:21:08
       卧式中开多级泵主要是卧式轴向剖分蜗壳式多级离心泵,也就是API610中的BB3型泵,这种泵主要适用于输送不含固体颗粒的介质。因此这种泵可以在石油、化工以及电力等行业进行应用,比如说在石化中延迟焦化、火电厂中的中型锅炉给水等。这种类型的泵在维护方面非常的方便,因此在相关的行业中得到了广泛的应用,而本文主要就是对SCSK系列泵卧式中开多级泵分析一些设计方法以及相关的经验。
卧式中开多级泵
       1、总体方案设计卧式中开多级泵的设计中,首先向需要确定的是转速,在设计的过程中应该要尽量减小泵的体积,并保证泵的效率,并且在设计中还避免了采用齿轮箱等变速设备,因此最后是将转速定为2980r/min。其次就是需要确定单级扬程,因为泵的转速已经确定了是2980r/min,因此在结合泵的各项尺寸以及实际情况需要,泵的单级扬程可以分为125.5m、55.5m、135m以及112.5m这几个级别[1]。再次就是要确定泵的结构,因为卧式中开多级泵主要就是卧式中开蜗壳式多级泵,这种泵的主要特点就是维护方便,这种泵的进出口一般都是在下泵体上,因此在维修的过程中,不需要拆卸进出口管路,可以将转子部分作为一个整体进行拆卸。并且还具有很高的可靠性,因为这种泵的密封面只有中开面以及两个端面,因此在密封中泄漏的也就非常的少。最后就是要保证力的平衡,因为泵在运行的过程中会产生一定的轴向力以及径向力,因此为了使轴向力达到平衡,叶轮一般都需要采用偶数级,如果首级叶轮是双吸形式,则需要制定为奇数级,并且通过叶轮次级叶轮对称布置达到平衡轴向力的目的。而对于泵的径向力,可以设计180°对称分布的双蜗壳结构形式来消除泵的径向力。
       2、设计与结构工艺特点一般SCSK系列泵的主要组成部分是泵体、叶轮、轴、密封环以及回水管等,这种泵采用卧式轴向部分结构形式,整个泵体由吸入室、压出室、多级蜗壳以及级间流道等组成,整个泵体的结构是由上泵体以及下泵体组成的[2]。这种泵的主轴一般都比较粗,因此在提高首级叶轮的抗汽蚀性能,一般就需要采用加大叶轮进口的直径。在结构设计的过程中,运转间隙的选取也是设计中的一个重要部分,因为这种类型泵的轴向尺寸比较大,因此采用因此需要采用高强度的轴材料,并且考虑到流体的刚性支撑作用,会产生不同的结果,因此需要慎重选取运转间隙。运转间隙在选取的过程中一般需要考虑泵送液体的温度、吸入条件、液体的性质以及泵的效率等方面的因素进行确定,一般直径运转间隙是在0.4mm到0.8mm之间[3],根据泵规格大小,间隙有所不同,可根据API610中的间隙规定进行选择。最后就是中开封面结构的确定,考虑到泵的工作特性,中开面密封面的结构形式、密封材料需要进行合理的设计。首先在选取密封材料的过程中需要选取耐高压、以加工的材料,主要是因为这种泵的压力较高,可达到16MPa,并且密封面无规则,而对于密封面的结构形式最好是采用粗糙的表面,这样可以增加表面的摩擦系数,从而减小密封材料发生蠕变的可能,推荐可选用ASME标准中的马氏体不锈钢或是双相不锈钢。
       3、泵主要水力尺寸的确定叶轮的水力尺寸对于泵的性能起着决定性作用,因此在设计卧式中开多级泵的过程中,必须要对叶轮的主要尺寸进行说明。首先是模型的确定,根据之前确定的转速以及泵的单级扬程,可以采用公式ns=3.65nQ1/2/H3/4来计算出泵的比转数,同时根据现代泵技术手册中的计算公式[4]:
0=K0×(Q/n)1/3
2=KD2×(Q/n)1/3
2=Kb2×(Q/n)1/3
       就能够对泵的叶轮做出相应的处理,通过对以往设计经验来判定,如果在设计叶轮的过程中,只是按照计算公式来进行的话,是无法满足设计制造的要求。在实际的设计过程中需要对KD2值进行修正,其修正的系数一般是1.02到1.05,并且对Kb2同样需要修正,其修正系数为1.2到1.3之间。

       4、样机试制结果与分析通过对泵的相关尺寸计算以及修正,在结合泵体的主要水力尺寸进行设计,可以完成整个泵的结构设计以及样机试制,通过相关试验,各种规格泵的主要性能参数可以看图1、图2、以及图3。
 
 
 
图1SCSK90-120×11试验曲线
 
 
图2 SCSK115-55×7试验曲线
 
图3 SCSK185-135×12试验曲线表1

不同规格泵在经4h运行试验的驱动端轴承温度与最大振动值、非驱动端轴承温度与最大振动值比较
 
 
       通过以上的相关参数图以及表1可以了解到,轴承的温升值以及振动值已经达到了相应的效果。而泵的振动值也比较理想。
 
       如今SCSK系列泵已经有了10余种规格,并且在相关的领域中得到了广泛的使用,并且相关的客户对这种泵的主要性能参数、振动情况以及轴承的温升等情况都非常的满意。通过本文对卧式中开多级泵的设计分析可以了解到,这种类型泵的性能有很大的发展优势,不管是结构性能还是振动值都有可取之处,且这种泵还具有维护方便等特点,因此相信这种泵有很大的发展前景。

 
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