低比轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)噴射泵的原理與特點(diǎn).pdf

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1、838化工機(jī)械2013罐低比轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)噴射泵的原理與特點(diǎn)劉桂年“李金波2蒲旭亮3韓勇3(1．中國(guó)石油蘭州石化公司研究院；2．中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司；3．天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院有限公司)摘要介紹了旋轉(zhuǎn)噴射泵的發(fā)展概況、工作原理和應(yīng)用特點(diǎn)，并與高速泵、往復(fù)泵進(jìn)行了比較。關(guān)鍵詞旋轉(zhuǎn)噴射泵低比轉(zhuǎn)速低流量高揚(yáng)程中圈分類號(hào)TQ051．21文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼B文章編號(hào)0254-6094(2013)06-0838-03在石油化工工業(yè)中，常常需要用到低比轉(zhuǎn)速甚至極低比轉(zhuǎn)速泵，比轉(zhuǎn)速越低，意味著泵送介質(zhì)的流量越小、揚(yáng)程越高?？梢詽M足這種工況要求的泵型式有很多。如高速泵、多

2、級(jí)泵、往復(fù)泵及齒輪泵等，旋轉(zhuǎn)噴射泵作為一種新型的小流量、高揚(yáng)程泵，近年來(lái)逐步在國(guó)內(nèi)一些石化裝置上得以應(yīng)用，運(yùn)行狀況良好¨“1。筆者對(duì)這種旋轉(zhuǎn)噴射泵的發(fā)展概況、結(jié)構(gòu)原理及性能特點(diǎn)等方面加以介紹，供工程設(shè)計(jì)人員及用戶作為參考。1旋轉(zhuǎn)噴射泵的發(fā)展概況1923年KroghFW提出將皮托管原理應(yīng)用于泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，這是首次提出旋轉(zhuǎn)噴射泵的結(jié)構(gòu)原理，因此該泵又稱為皮托管泵?。1939～1945年德國(guó)出于航空和火箭領(lǐng)域的發(fā)展需要開(kāi)始研制旋轉(zhuǎn)噴射泵，隨后英國(guó)也開(kāi)始了此類泵型的研制。直到20世紀(jì)60年代，人們發(fā)明了封閉轉(zhuǎn)輪和輪蓋，并使二者組成徑向旋轉(zhuǎn)葉輪，這極大地促進(jìn)了

3、旋轉(zhuǎn)噴射泵的發(fā)展，并最終形成了現(xiàn)在基于皮托管原理的旋轉(zhuǎn)噴射泵模型。20世紀(jì)70一80年代，國(guó)際上出現(xiàn)了關(guān)于旋轉(zhuǎn)噴射泵的專利高潮，主要是美國(guó)的Kobe、Dresser、Sundstrant以及蘇聯(lián)一些公司的專利，Kobe公司生產(chǎn)了世界上第一臺(tái)商業(yè)旋轉(zhuǎn)噴射泵，從此該類型的泵開(kāi)始進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)的時(shí)代¨1。國(guó)內(nèi)對(duì)于旋轉(zhuǎn)噴射泵的研制，主要是走引進(jìn)后消化吸收再到獨(dú)立開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的路線。20世紀(jì)80年代后期我國(guó)溫州有機(jī)化工廠在炭黑工藝改造中從美國(guó)引進(jìn)了兩臺(tái)旋轉(zhuǎn)噴射泵，作為原料油進(jìn)爐油泵輸送原料油。該泵要求流量、揚(yáng)程穩(wěn)定，該廠先后選用三螺桿泵、齒輪泵和多級(jí)泵，使用壽命均很

4、短，在更換了進(jìn)口旋轉(zhuǎn)噴射泵后，考核其性能發(fā)現(xiàn)泵運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，流動(dòng)無(wú)脈動(dòng)，揚(yáng)程穩(wěn)定，連續(xù)使用壽命達(dá)到4年以上，且易損件少，幾乎不需要檢修pJ。1991年北京化工機(jī)械廠試制旋轉(zhuǎn)噴射泵取得了成功，并于1992年通過(guò)了化工部的鑒定，其XPB-6型旋轉(zhuǎn)噴射泵在天津炭黑廠進(jìn)行性能考核試驗(yàn)取得了良好的效果舊-。此后，國(guó)內(nèi)多家研究單位、企業(yè)陸續(xù)開(kāi)始對(duì)旋轉(zhuǎn)噴射泵的研究探索，山東長(zhǎng)志泵業(yè)、四川13機(jī)密封件股份有限公司及江蘇海獅泵業(yè)等單位均研制成功，并進(jìn)行了工業(yè)化生產(chǎn)。目前國(guó)產(chǎn)旋轉(zhuǎn)噴射泵的揚(yáng)程已經(jīng)可以達(dá)到1900m，流量最大可達(dá)到1lOre3／rain。由于旋轉(zhuǎn)噴射泵在低比轉(zhuǎn)速

5、應(yīng)用上有其獨(dú)特的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)在石油化工裝置上有了越來(lái)越多的使用，被逐步應(yīng)用在丁二烯、芳烴、甲醇、醋酸以及煤氣化等裝置上。2旋轉(zhuǎn)噴射泵的工作原理圖1為旋轉(zhuǎn)噴射泵的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。與離心泵不同的是，旋轉(zhuǎn)噴射泵的葉輪與輪蓋連接在一起構(gòu)成轉(zhuǎn)子，在密閉轉(zhuǎn)子腔內(nèi)的集流管靜止不動(dòng)，隨著轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)，介質(zhì)不斷從泵的人口吸入葉輪，并通過(guò)旋轉(zhuǎn)的葉輪獲得能量從而達(dá)到很高的動(dòng)·劉桂年，女，1977年9月生，工程師。甘肅省蘭州市，730060。第40卷第6期化工機(jī)械839能，高速介質(zhì)進(jìn)入集流管后發(fā)生能量轉(zhuǎn)化，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的高壓介質(zhì)輸出。圖l旋轉(zhuǎn)噴射泵的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖為

6、了達(dá)到比較高的揚(yáng)程，旋轉(zhuǎn)噴射泵的轉(zhuǎn)速一般比離心泵的轉(zhuǎn)速要高一些，但低于同工況高速泵的轉(zhuǎn)速，因此需要有變速措施，通常采用變頻電機(jī)或者通過(guò)齒輪箱來(lái)增速。在旋轉(zhuǎn)噴射泵的結(jié)構(gòu)中，集流管是關(guān)鍵過(guò)流部件之一，皮托管原理就直接體現(xiàn)在集流管上，它由直管段和擴(kuò)散段組成，可以將吸入介質(zhì)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能。設(shè)計(jì)時(shí)要求繞流水力損失最小，集流管進(jìn)口尺寸應(yīng)滿足流量性能要求，擴(kuò)散段的幾何尺寸應(yīng)使水力損失最小。由于集流管的設(shè)計(jì)優(yōu)劣對(duì)旋噴泵的效率至關(guān)重要，國(guó)內(nèi)外都開(kāi)展了相關(guān)的研究，其研究方法主要有水力設(shè)計(jì)法和數(shù)值模擬法兩種。3旋轉(zhuǎn)噴射泵的應(yīng)用特點(diǎn)旋轉(zhuǎn)噴射泵與其他低比轉(zhuǎn)速泵相比，應(yīng)用上主

7、要有如下特點(diǎn)：a．結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，占地面積小，使用過(guò)程中維修工作量相對(duì)較少；b．從圖1可以看出，旋轉(zhuǎn)噴射泵的機(jī)械密封在入口側(cè)，密封腔承受入口較低的壓力，改善了機(jī)械密封的工作環(huán)境，因此機(jī)械密封的壽命相對(duì)較長(zhǎng)；c．軸承潤(rùn)滑油不易受到介質(zhì)污染。由于旋轉(zhuǎn)噴射泵轉(zhuǎn)子腔內(nèi)的介質(zhì)與軸承箱是隔離開(kāi)的，在內(nèi)殼體沒(méi)有發(fā)生泄漏的情況下，介質(zhì)不會(huì)泄漏進(jìn)入軸承箱污染潤(rùn)滑油；d．泵特性曲線比較平滑，介質(zhì)流動(dòng)平穩(wěn)無(wú)脈動(dòng)，因此更適用于要求平穩(wěn)輸送介質(zhì)的工況；e．可以用于輸送含有微小顆粒的介質(zhì)；f．在流量比較小(如小于6m3／h)時(shí)，該泵的效率相比其他泵有比較明顯的優(yōu)勢(shì)，這對(duì)于降低能耗是

8、非常有利的，對(duì)于低比轉(zhuǎn)速泵，圓盤(pán)損失是影響效率的重要因素，旋噴泵的轉(zhuǎn)子腔和葉輪一同旋轉(zhuǎn)，基本消