屏蔽泵汽蝕的防護措施及評價_圖文

1、經(jīng)驗交流屏蔽泵汽蝕的防護措施及評價張曉剛 , 趙景峰 , 范冬立 , 賈春穎 , 楊偉(中原油氣天然氣處理廠 , 河南 濮陽 457061摘要 :針對屏蔽泵的結(jié)構(gòu)特點 , 分別從泵體和屏蔽電機等方面著手分析其發(fā)生汽蝕的原因和機理 , 從而提出對 泵汽蝕的防護 措施 , 并做出相應(yīng)的評價。關(guān)鍵詞 :屏蔽泵 ; 汽蝕 ; 防護措施 ; 評價 ; 汽蝕余量中圖分類號 :T Q051. 21 文獻標識碼 :B 文章編號 :1008-021X(2006 06-0031-02Prevention of Cavitation of Canned Motor Pump and EstimationZHANG

2、Xiao -gang , ZHAO Jing -f eng , FAN Dong -li , JIA Chun -ying , Y a ng -wei(Natural Gas Processing Plant of Zhongyuan Oil&Gas , Puyang 457061, ChinaAbstr act :For the characteristic of structure, the causation and mechanism of cavitation of canned motor pump should be analyzed from the pump body

3、 and canned motor, so as to work out allied measures and its estimation.Key words :canned motor pump; cavitation ; prevention ; estimation 屏蔽泵以其絕對無泄漏性廣泛應(yīng)用于石油天然 氣化工、 國防、 原子能等工業(yè)中輸送酸、 堿、 易燃、 易 爆、 劇毒等液體。隨著對生產(chǎn)安全性、 環(huán)保性要求的 日益提高和屏蔽泵的系列化生產(chǎn) , 屏蔽泵的優(yōu)勢越 加突現(xiàn) , 有逐漸替代一般離心泵的趨勢。但屏蔽泵 的汽蝕問題仍然存在 , 因此需要采取防護措施。 1 屏蔽泵結(jié)構(gòu)特點屏

4、蔽泵結(jié)構(gòu)圖見圖 1 。圖 1 屏蔽泵的結(jié)構(gòu)圖屏蔽泵 (圖 1所示 是一種絕對無泄漏泵 , 其電 動機和泵構(gòu)成一個整體 , 定子的內(nèi)表面和轉(zhuǎn)子外表 面有非磁性的耐腐蝕金屬薄板密封焊接成定子屏蔽套和轉(zhuǎn)子屏蔽套 , 使定子繞組和轉(zhuǎn)子鐵芯與被輸送 介質(zhì)完全隔開 , 不會受到輸送介質(zhì)的侵蝕 ; 葉輪與電 機轉(zhuǎn)子裝在同一根軸上整體浸沒在被輸送介質(zhì)中運 轉(zhuǎn) , 有前后兩個石墨軸承支撐 , 其動力通過定子磁場 傳遞 , 沒有接液部與外界貫通的轉(zhuǎn)動零件 , 取消了旋 轉(zhuǎn)軸的動密封 , 只有在泵的外殼處有靜密封 , 因此做 到了完全無泄漏。葉輪產(chǎn)生的軸向推力 , 作用于前 后推力盤上 , 可以防止葉輪軸向移動。

5、2 屏蔽泵汽蝕的后果屏蔽泵發(fā)生汽蝕時 , 不僅啟動困難 , 隨著汽蝕不 斷的發(fā)生沖擊和振動 , 流量和揚程就達不到要求 , 若 多次發(fā)生嚴重汽蝕 , 經(jīng)過短時間的使用就會發(fā)生屏 蔽套損壞、 電機繞組燒壞、 前后側(cè)軸瓦破碎、 軸套推 力盤嚴重磨損 , 不得不停車進行大修 , 嚴重的影響到 裝置的正常生產(chǎn) , 并提高了生產(chǎn)成本。 3 原因分析鑒于屏蔽泵結(jié)構(gòu) 上是由離心泵和屏蔽電機組 成 , 屏蔽泵汽蝕發(fā)生的原因 , 也要從離心泵和屏蔽電 機這兩個方面加以討論。3. 1 離心泵的汽蝕離心泵發(fā)生汽蝕的條件是 :當流體進入到葉輪 的入口處 , 其壓力降低到該液體在輪內(nèi)的溫度下蒸#31#張曉剛 , 等 :

6、屏蔽泵 汽蝕的防護措施及評價第 6期 收稿日期 :2006-04-04; 修回日期 :2006-07-26作者簡介 :張曉剛 (1979- , 男 , 湖北浠水人 , 2003年畢業(yè)于鄭州大學(xué)化工學(xué)院 , 助理工程師 , 現(xiàn)從事天然氣處 理工作 , E-mail:zxg509, Tel汽壓時 , 將開始發(fā)生汽蝕 ; 即可表示為有效汽蝕余量 (NPSHa 等于必需汽蝕余量 (NPSHr 時 , 將開始發(fā) 生汽蝕。下面從易引起泵汽蝕的因素進行分析。 3. 1. 1吸入裝置特性由于設(shè)備已經(jīng)安裝就位 , 管路特性已經(jīng)固定 , 通 過對泵的現(xiàn)場安裝條件及汽蝕余量進行核算 , 看

7、其 是否滿足要求。在罐體中液面和泵進口之間列出伯努里能量方 程 :h g =(P A -P V /Q g-NPSH a-E hc-¹(引用于參考文獻 式中 :hg 安裝高度 , m;P A 吸入液面壓力 , Pa;P V 液體輸送溫度下的飽和蒸汽壓 , Pa; Q 液體密度 , kg/m 3;g 重力加速度 , g=9. 8m/s 2;NPSHa 有效汽蝕余量 , m;E hc 泵吸入口管阻力降 , m 。必需汽蝕余量 (NPSHr 由該泵出廠特性實驗報 告注明。取有 效 汽 蝕余 量 (NPSHa =必 需 汽 蝕 余 量 (NPSHr, 計算出 hg; 與實際安裝高度比較。當實

8、際安裝高度絕對值大于 hg 絕對值時 , 現(xiàn)場完全滿足 泵的安裝要求 , 不因吸入高度不夠達不到要求造成 汽蝕。3. 1. 2被輸送介質(zhì)的物理性質(zhì)離心泵汽蝕的發(fā)生與泵輸送介質(zhì)的物理性質(zhì)有 很大的關(guān)系 , 尤其對于沸點低的液體。介質(zhì)溫度越 高 , 液體的揮發(fā)性就越大 , 則液體的飽和蒸汽壓就越 高 , 從 式 ¹可以 看出 , PV 值 上 升 , 有效 汽蝕 余 量 (NPSHa 值 降 低 , 就 越 接 近 必 需 汽 蝕 余 量 (NPSHr , 那么泵就越易引起汽蝕的發(fā)生。3. 1. 3工藝條件被輸送介質(zhì)從槽罐內(nèi)抽出時 , 要將介質(zhì)的溫度 嚴格控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。3. 2屏蔽

9、電機結(jié)構(gòu)對汽蝕的影響屏蔽電機結(jié)構(gòu)上有轉(zhuǎn)子屏蔽套和定子屏蔽套 , 流體必須通過兩個屏蔽套之間隙 , 為電機繞組提供 冷卻 , 為軸承提供潤滑。該泵的循環(huán)方式為內(nèi)循環(huán) , 即在葉輪出口處引出部分高壓流體 (被稱作電機循 環(huán)液 , 先后經(jīng)過過濾器、 循環(huán)管、 RB 端蓋 (后 軸承 座 、 后側(cè)石墨軸承與后側(cè)軸套之間的縫隙、 定子屏 蔽套與轉(zhuǎn)子屏蔽套之間的氣隙、 前側(cè)石墨軸承與前 側(cè)軸套之間的間隙、 葉輪平衡孔返回葉輪入口處 , 完 成一個循環(huán)。由于屏蔽泵的特殊結(jié)構(gòu) , 電機繞組做功所產(chǎn)生 的熱量與軸承摩擦所產(chǎn)生的熱量匯合在一起 , 有很 大一部分傳給了電機循環(huán)液。如表 1數(shù)據(jù) :表 1泵運轉(zhuǎn)時溫度

10、測量 e 時間 入口溫度 出口溫度 外殼溫度 08-2893. 3103. 3126. 5 08-2992. 6102. 8126. 1可以看出 , 屏蔽電機外殼與被輸送介質(zhì)的溫差 比較大 , 循環(huán)液的溫度有較大的上升 , 從而導(dǎo)致循環(huán) 液產(chǎn)生汽化 , 使電機內(nèi)循環(huán)中斷 , 從而導(dǎo)致軸承表面 溫度急劇升高 , 膨脹變形造成軸承破裂 , 產(chǎn)生軸抱死 現(xiàn)象。同時 , 從冷卻液循環(huán)方式來看 , 由于循環(huán)冷卻液 從泵的葉輪出口處引出 , 吸收電機和軸承的熱量后 溫度升高 , 當經(jīng)循環(huán)回到泵入口時 , 由于壓力突然降 低 , 而發(fā)生部分汽化 , 這也是造成屏蔽泵汽蝕的主要 原因。即 :隨著循環(huán)液溫度升高

11、 , 其飽和蒸汽壓也相 應(yīng)提高 , 但槽罐的溫度壓力并未改變 , P V >P A , 從而 使 NPSHa 減少 , 此時 , NPSHa 將小于 NPSH r, 汽蝕 便不可避免。4汽蝕的防護措施及評價從以上所述來看 , 由于屏蔽泵自身的結(jié)構(gòu)特性 , 電機繞組、 軸承摩擦產(chǎn)生的熱量和屏蔽套的截流作 用導(dǎo)致汽蝕 , 直接影響到屏蔽泵的正常運行 , 同時被 輸送介質(zhì)的溫度接近其沸點也是造成泵汽蝕的一個 重要原因 , 因此可有以下措施。4. 1逆向循環(huán)對于輸送氟利昂、 輕烴、 液化氣、 液氨等容易汽 化的液體 , 可采用逆向循環(huán)型結(jié)構(gòu) , 將循環(huán)液由前軸 承過液孔引入電機 , 再由電機后部

12、逆循環(huán)返回到進 液罐的氣相區(qū)。采用逆向循環(huán)方式 , 須對屏蔽泵的結(jié)構(gòu)作較大 調(diào)整 , 結(jié)構(gòu)如圖 2, 改造力度或投資較大。圖 2逆循環(huán)型配管示意圖(下轉(zhuǎn)第 35頁 #32#SHANDONG CHEM ICAL INDUST RY 2006年 第 35卷 山 東 化 工型分光光度計上于最大吸收波長處測其吸光度。(2 回收實驗 :取樣品 4. 00mL 于 25mL 容量瓶 中 , 依次加入 2. 0mL 1%硫脲、 2. 0mL1%甘氨酸 ,2. 0mL 1%焦磷酸鹽溶液 , 再加入 Al 3+標液 (20L g/mL , 石灰石樣加 15L g, 水樣加 10L g , 然后按實驗 方法進行測

13、定 , 數(shù)據(jù)見表 2。表 2 樣品中微量鋁 的測定結(jié)果樣品 加入 Al 3+的量 /L g測定值 /(L g #25mL -1 平均值 /(L g #25mL -1 RSD/%回收率 /%鋁含量 石灰石4. 95 4. 954. 95 5. 365. 094. 160. 06%5. 36 4. 951520. 63 20. 6320. 841. 08105. 121. 04 20. 6321. 04 21. 04水樣1. 65 1. 651. 661. 014. 210-4(g #L -11. 65 1. 651. 73 1. 651011. 55 12. 3811. 972. 09103.

14、111. 97 11. 9711. 97 11. 97參考文獻1馬文瑾 . J.理化檢驗 , 2002, 38(6 :319322. 2羅川南 , 周長利 . J.冶金分析 , 2003, 23(1.(上接第 32頁 4. 2 外循環(huán)將電機循環(huán)液引出至泵體外部。先通過換熱器 降溫后再流經(jīng)軸承、 屏蔽套間隙 , 可及時帶走電機內(nèi) 部的熱量 , 保證屏蔽電機的正常運轉(zhuǎn)。采用外循環(huán)方式 , 必須對屏蔽泵的結(jié)構(gòu)作較大 調(diào)整 , 或者是重新選用帶體外換熱器的屏蔽泵 , 結(jié)構(gòu) 如圖 3, 改造力度或投資較大。圖 3 外循環(huán)示意圖4. 3 降低被輸送介質(zhì)的溫度根據(jù)實際情況 , 在不影響裝置正常操作的前提 下

15、 , 降低屏蔽泵的吸入溫度 , 比如改造流程 , 將高溫介質(zhì)先進入現(xiàn)有的換熱 器降溫后 , 再進入屏蔽泵。 如表 2數(shù)據(jù) :表 2 流程改變后泵運轉(zhuǎn)時溫度測量e時間 入口溫度 出口溫度 外殼溫度 10-1040. 251. 271. 610-1540. 852. 072. 3該措施改造流程難度適中 , 資金投入不很大 , 但 效果還是比較明顯的 (表 1、 表 2數(shù)據(jù)對比 。 4. 4 降低屏蔽泵的汽蝕余量在葉輪進口處可 以裝上誘導(dǎo)輪 , 使 NPSH r 降 低。該措施對各方面專業(yè)要求較高 , 難度較大。改 造措施有以下 3個方面 :(1 減少誘導(dǎo)輪葉片數(shù)。一般說 , 葉片數(shù)越少 , 吸入性能越好 , 但一個葉片的誘導(dǎo)輪 , 液流不對稱 , 故不采用。因此 , 誘導(dǎo)輪葉片為 2片。(2 適當增加誘導(dǎo)輪葉片稠密度。葉片稠密度 對誘導(dǎo)輪的吸入性能影響較大 , 太小會使葉片來不 及對液流起增壓作用 , 降低了整體吸入性能。太大 也不行 , 會增加水利損失引起效率下降 , 因此可適當 增加葉片稠密度。(3 改變誘導(dǎo)輪安放角度。