几种低比转速泵在石化装置的应用分析

王晓楠(石油辽阳石化分公司油化厂， 辽宁 辽阳 111003)

几种低比转速泵在石化装置的应用分析

王晓楠(石油辽阳石化分公司油化厂， 辽宁 辽阳 111003)

近年来，随着中国石油化工行业的快速发展，为了适应小流量高扬程的工艺需要，低比转数泵得到了快速的发展。目前，我国现有可以满足小流量高扬程的泵主要有多级离心泵，高速泵及旋壳泵等。通过分析对比每种低比转数泵的优缺点、结构特点，分析每种泵的适应工况，选择合适的低比转数泵，在保证效率的同时节省费用。

低比转速、多极、高速、旋壳、离心泵

1 石油化工企业对泵的要求

(1)基本要求：①必须满足流量Q、扬程H、压力P、温度T、汽蚀余量NPSHa等工艺参数的要求；②必须满足介质特性的要求；③必须满足现场的安装要求。

(2)使用要求：①具有较高的可靠性，运行安全、连续运行时间长；②工作效率高，运行成本低；③结构简单，易损件少，维修方便；④性能调节要方便，适应于工艺调整的需要。

本文将对多级泵，高速泵以及旋壳泵这三种泵的结构特点，工作原理，应用优缺点进行综合分析。

2 多级离心泵

(1)多级泵的结构。多级泵的基本构造是由进水段、出水段、中段、叶轮，泵体，泵轴，轴承，密封环等部件构成。叶轮是多级泵的核心部件。

(2)多级离心泵的工作原理。叶轮内充满液体时，原动机带动叶轮快速旋转，叶片驱使液体旋转，液体在离心力作用下向叶轮外缘流动。同时，新的液体在大气压力下从吸入室进入泵内。有压的液体再沿级间出水流道进入下一级叶轮进口，第二级叶轮继续对液体做功，再次增加液体的压能，如此反复，直至末级叶轮，最后经压出室排出泵外。流量不变，扬程叠加。

(3)多级泵的性能特点。多级离心泵采用高效节能的水力模型设计；扬程可通过改变泵级数(叶轮数量)来满足不同要求，故适用范围广；无需改变管路结构，可直接安装在管道的任何位置及任何方向，安装维修极为方便；水平中开式多级泵可直接取下泵的上壳体检修泵内各部件，无需拆卸进出口管路，检修维护很方便。多级离心泵也存在着一些缺点：结构复杂、叶轮较多转子长、两套机械密封、易损件多、备件量大等，增加维修费用；一般应用在工况好，要求不高的场合，如输送介质的颗粒含量不大于1.5%，不宜用于输送易汽化的介质。当输送介质的温度超过200℃以及相对密度小于0.7的易燃易爆液体则必须使用径向剖分壳体的泵。

3 高速离心泵

(1)高速泵的结构。高速离心泵的基本结构由电动机、联轴节、增速器、密封室、泵体和润滑系统等组成。增速箱是泵高速化的关键。

(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叶轮获得数倍于普通离心泵叶轮的工作转速，它利用提高叶轮转速，加大叶轮外沿的流体线速度，达到高扬程的目的。

(3)高速泵的性能特点。高速泵的主要优点：①转速高，体积小，运转平稳，占地少；②采用单级叶轮，主轴采用斜齿轮传动，斜齿轮的轴向力和叶轮轴向力刚好相反，平衡了大部分的轴向力；③叶轮和泵体之间无一般离心泵的密封环部分，保持较大间隙可输送粘度小于5000MPa.s的介质，性能稳定；④高速泵的密封腔压力仅为泵出口压力的1／5～1／3，有利于减小机械密封的端面压力，形成润滑油膜，密封可靠性大大优于多级泵；⑤输送易汽化介质时，由于泵的流道短，流体在泵腔滞流时间短，不易汽化，适合输送高温水、轻烃、液氨等易汽化介质。其缺点：①高速泵的结构复杂，检维修困难；②机械密封、轴承寿命短，轴承润滑、冷却系统复杂、易损件多，增加维修成本；③工艺上偏大流量运行时，运行不稳定。

4 旋壳泵

(1)旋壳泵的结构。旋壳泵相对原来的多级泵和高速泵来说，结构简单而且体积小，主要包括机体、主轴、前后轴承、转鼓、皮托管、入口机封等零部件。

(2)旋壳泵的工作原理。输送的液体通过联接头的进液部分进入转鼓外盖的叶片部分。液体随叶片高速旋转获得动能，沿轴向进入转子内腔。液体与转子作同步高速旋转。液体沿切向进入集液管并进行能量转换，将转子内液体的势能、动能转换压力能。液体通过出液管流入工艺管线。

(3)旋壳泵的性能特点。旋壳泵的主要优点：①性能调节简单，通过改变泵转速来改变泵的扬程，更换不同集液管来改变其流量②效率高，旋壳泵只有集液管很少的表面积与液体进行摩擦，摩擦损失很小，相对多级泵、高速泵等效率较高③结构简单，易损件只有机械密封和集液管，维修量小④密封可靠性高，仅在低压进口处有机械密封，在主轴端无密封。旋壳泵还存在着缺点：①介质含固量不易大于1%，含固介质会磨损集液管导致其出口变大，使泵的工作压力下降②当输送介质含气体或是极易汽化的介质，不易采用旋壳泵③当扬程＞1000m时，集液管易产生振动，发生疲劳断裂故障。

5 结语

在满足输送工况条件的前提下，旋壳泵对比多级泵和高速泵结构简单，具有更高的效率，较低的转速，平稳的运行特性，运行成本较低等优点。研究表明：对于相同流量、扬程的旋壳泵、高速泵、多级泵，在流量低于6m3/h的情况下，旋壳泵的效率比高速泵高一倍，比多级泵高20%；在流量6m3/h～16m3/h的情况下，旋壳泵的效率比高速泵高20%以上，和多级泵持平；流量大于25m3/h时，效率与多级泵持平。此外还要综合考虑其一次投入的费用、运行费用和检修费等因素来决定。

[1]何希杰，刘家柏，杨文.低比转数离心泵范围的界定[J].流体机械，2000,28(11)：36-37.

王晓楠(1988- )，辽宁辽阳人，助理工程师，大学本科，主要从事石油化工设备维护工作。