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日本荏原EBARA工業(yè) / API 石化泵的工作原理
設(shè)備由驅(qū)動電機(jī)提供動力,通過聯(lián)軸器帶動泵軸與內(nèi)置葉輪做高速旋轉(zhuǎn)運動。
泵體內(nèi)的介質(zhì)在葉輪葉片的推動下一同旋轉(zhuǎn),受離心力作用向葉輪外緣高速甩出,在此過程中介質(zhì)流速大幅提升,動能顯著增加。
當(dāng)高速流動的介質(zhì)進(jìn)入泵體蝸室結(jié)構(gòu)后,流通截面逐步變大,介質(zhì)流速隨之降低,原本的動能有序轉(zhuǎn)化為壓力能,使介質(zhì)壓力持續(xù)升高,最終依靠形成的壓差向外輸送。
與此同時,葉輪中心區(qū)域因介質(zhì)向外流動形成負(fù)壓區(qū),在外界大氣壓與系統(tǒng)液位壓力作用下,新的介質(zhì)會源源不斷從泵進(jìn)口被吸入泵腔,形成連續(xù)不斷的吸入、加壓、排出循環(huán),實現(xiàn)工藝介質(zhì)持續(xù)輸送。
介質(zhì)首先從泵體側(cè)向的進(jìn)口法蘭進(jìn)入泵腔,平穩(wěn)匯集至葉輪中心入口位置。
進(jìn)入葉輪流道后,隨葉片高速旋轉(zhuǎn)并向葉輪外周擴(kuò)散,完成第一次加速。隨后介質(zhì)整體進(jìn)入泵體蝸殼流道,蝸殼沿著圓周方向逐步擴(kuò)大的腔體結(jié)構(gòu),持續(xù)降低流速、提升介質(zhì)壓力。
壓力達(dá)標(biāo)后的介質(zhì),經(jīng)由泵體頂部出口法蘭向外輸送至工藝管路。
作為直接對介質(zhì)做功的核心部件,全系采用閉式葉輪結(jié)構(gòu),葉片經(jīng)過流體仿真優(yōu)化,流道順暢、水力損失小。
葉輪隨泵軸同步旋轉(zhuǎn),依靠葉片推力與離心力完成介質(zhì)加速。
葉輪盤面開設(shè)平衡孔,運轉(zhuǎn)時可貫通葉輪前后腔壓力,抵消大部分軸向推力,避免轉(zhuǎn)子部件向進(jìn)口端竄動,保證軸系運轉(zhuǎn)平穩(wěn),這也是高壓石化泵穩(wěn)定運行的關(guān)鍵設(shè)計。
泵體為重型徑向剖分殼體,具備高強度承壓能力,可承受石化系統(tǒng)高壓沖擊。
泵體采用中心線支撐結(jié)構(gòu),泵的中心軸線與設(shè)備支撐底座處于同一水平面。
當(dāng)介質(zhì)溫度達(dá)到數(shù)百攝氏度時,泵體各部位受熱均勻、熱膨脹量一致,不會出現(xiàn)殼體扭曲、轉(zhuǎn)子卡滯、管路應(yīng)力異常等問題,專門適配高溫?zé)嵊汀⒏邷毓に嚱橘|(zhì)工況。
同時徑向剖分結(jié)構(gòu)配合后拉式設(shè)計,檢修抽出轉(zhuǎn)子部件時無需拆卸進(jìn)出口管路,不影響現(xiàn)場管路布局。
泵軸連接葉輪、聯(lián)軸器,傳遞電機(jī)扭矩,整體采用高強度耐蝕合金材質(zhì),剛性強、抗彎曲變形。
兩端配置高精度重載軸承,用來支撐整根轉(zhuǎn)子部件,承受運轉(zhuǎn)過程中的徑向力與殘余軸向力。
軸承采用稀油潤滑或油霧潤滑方式,運轉(zhuǎn)過程中潤滑油在軸承摩擦面形成油膜,降低摩擦損耗、帶走運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量,延長軸承使用壽命,滿足石化裝置常年不間斷運行要求。
軸封安裝在泵軸穿出泵體的位置,嚴(yán)格按照 API 682 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,主要作用是密封泵軸與泵體之間的間隙。
泵腔內(nèi)部為高壓介質(zhì),軸封可有效阻止介質(zhì)沿著軸隙向外泄漏,針對易燃、有毒、強腐蝕石化介質(zhì),可搭配單端面、雙端面機(jī)械密封,并配套對應(yīng)的密封沖洗方案,利用清潔介質(zhì)對密封摩擦副進(jìn)行沖洗、冷卻、潤滑,防止密封件高溫老化、介質(zhì)結(jié)晶或腐蝕損壞,從根源規(guī)避泄漏風(fēng)險。
泵與電機(jī)之間采用加長型聯(lián)軸器,一方面平穩(wěn)傳遞電機(jī)扭矩,同時吸收運轉(zhuǎn)過程中的微小振動,避免振動在電機(jī)與泵體之間相互傳遞;
另一方面加長段結(jié)構(gòu)讓泵轉(zhuǎn)子部件檢修空間充足,拆裝轉(zhuǎn)子時無需移動電機(jī),大幅簡化維護(hù)流程。
葉輪入口流道經(jīng)過水力優(yōu)化設(shè)計,流線平滑、入口阻力小,有效降低泵入口汽蝕余量要求。
在液位偏低、吸入壓力不足的石化裝置工況下,可避免介質(zhì)因壓力過低產(chǎn)生汽化、形成氣蝕,防止葉輪、泵體被氣泡沖擊損壞。
標(biāo)準(zhǔn)配置恒位油杯,可自動維持軸承箱內(nèi)部油位在標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間,運行過程中潤滑油持續(xù)潤滑軸承摩擦副,同時循環(huán)帶走軸承運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量。
針對高溫、重載機(jī)型,可選裝強制供油潤滑系統(tǒng),依靠油泵循環(huán)供油,進(jìn)一步提升散熱與潤滑效果。
設(shè)備可選配溫度、振動在線監(jiān)測元件,實時采集軸承溫度、整機(jī)振動數(shù)據(jù)。
一旦出現(xiàn)軸承過熱、轉(zhuǎn)子失衡、部件異常磨損等問題,監(jiān)測系統(tǒng)會及時發(fā)出預(yù)警,實現(xiàn)預(yù)判性維護(hù),避免突發(fā)停機(jī)。
