首级下沉立式筒袋泵在乙烯装置中的应用

石油／化Ｉ通用机械锄　ＧＭｉｎＰｅｔｒｏｌｅｕｍ＆ＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ　响，保冷效果好；而且泵采用双简体结构，内壳承受出口压　力，外壳承受入口压力，可降低内壳体压力。由于上述结构　特点，立式筒袋泵在乙烯装置或其他低温装置中得到了广泛　应用。　二、工艺参数及结构　８０万ｔ／ａＬ烯装置中间罐区的乙烯原料泵的典型工艺参数　见表１。根据工艺参数，确定大连深蓝泵业有限公司泵型号为　ＬＤＢ—Ａ２５０—６５×８，泵的性能参数见表２。　表１泵的工艺参数　位号　介质　流量　扬程　温度　进口压力　出口压力　汽蚀余量　转速　／（ｒｄ／ｈ）　，ｍ　／℃　／ＭＰａ　／ＭＰａ　ＮＰＳＨＪｍ　／（ｒ／ａｒｉｎ）　３６６０一　—Ｐ一　乙烯　７０——２５５　４５９　４６～　１．７６～　３．７６～　３．２１　１　４７５　．３３　１．８１　３．８１　０ｏ１Ａ／Ｂ　流量／ｆ首级扬ｊ次级扬程ｌ总扬程ｌ效率ｌ汽蚀余量ｌ转速ｌ插入深　（ＩＩ１３／ｈ）ｌ程／ｍ　ｌ／ｍ　ｌ／ｍ　ｌ（％）｝ＮＰＳＨ，Ｉｍ　Ｊ／（ｒ／ｍｉｎ）｝度／ｍ　２５５　ｌ　２８　Ｊ　６２　ｌ　４５９』６８　ｌ　２．８　ｌ　１　４７５　ｌ　２．２５　ＧＭ　Ｂ　ｉｔｔｌＩＩＮ２０１２ｇ　第５期ｎｗⅣ．蜘ｘ．．　ｎｅｔ　ｌｆ　｜１＝，：１￣Ｑ７１　ＧＨ　油／化Ｉ通用机械　ＧＭｉｎ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ＆ＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ　时，需进行二次固溶处理，处理后的力学性能见表３，　可满足装置使用要求。　表３泵轴材料力学性能　屈服强度　抗拉强度　伸长率　断面收　冲击吸收能　／Ｊ　及置换管路。冲洗管路及平衡管路根据泵结构及密封冲　洗方案接管。排气管路分筒袋排气和密封排气，筒袋排　气管路设在最高点，首道密封必须配排气管路，保证泵　运转时介质中的气体可以完全排出。置换管路用于筒袋　内液体的排空。　材料　ＲｅＨ／（Ｎ／　Ｒｍ／（Ｎ／　缩率Ｚ　ＨＲＣ　量（平均　ｍｍ　）　ｍｍ　）　４（％）　（％）　值）Ａｋ　１７～　９５５　４ＰＨ　１　０ｌ０　１６．５　６４．０　３３　３５．７　五、试验验证　（２）摩擦副Ｉ：１环、平衡盘及平衡套等摩擦副是　泵设备中的易损件，也是关键零部件，使用情况直接影　响泵运行的稳定性及寿命。根据大连深蓝泵业有限公司　长期泵制造经验及装置运转情况，确定动摩擦副采用马　氏体不锈钢３０ｃｒ１　３，表面淬火方式提高零件表面硬度，　硬度为４５～５２ＨＲＣ。静摩擦副采用１３Ｃｒｌ３ＭｏＳ调质处理，硬度可达３３０～３７５ＨＢＷ。这两种材料配套使用，　不仅耐磨，而且抗咬合性高，能够避免偶尔刮碰发生起　ｉ毛、抱死现象，尤其适于输送乙烯、丙烷等轻烃类、动　力黏度小、自润滑性差的介质。　（３）轴衬轴衬采用聚醚醚酮（ＰＥＥＫ）为基料的　新型复合材料，具有不刮伤和不咬死的特点，在低密度　介质中表现出优良的耐磨性，同时自身易延展性和热塑　性，能够很好地吸收冲击和振动，由于该特点，轴衬与　轴套的间隙在０．１～０．２ｍｍ，泵的振动明显减小，提高　泵运转稳定性，延长泵的大修期。　四、机械密封及管路系统　１．机械密封　机械密封采用串联式集装密封，密封动环选用石　墨，静环选用碳化硅。冲洗方案为ＰＬＡＮ１４＋５２＋６２。　第一道密封冲洗液为泵送介质，冲洗液从泵的次　级叶轮处引出，冲洗液压力为次级叶轮出口压力，从首　级中段取压可以适当增加密封腔冲洗压力，避免由于动　静环摩擦生热造成介质汽化，影响密封效果。　第二道密封为无压密封，热虹吸罐提供缓冲液，　该工况采用甲醇溶液作为缓冲液，并配置压力报警、液　：位报警开关。当第一道密封泄漏时可及时报警，及时维　护，避免影响生产，污染环境。同时采用氮气吹扫静　ｊ环尾部，防止大气中的水分在轴套处结冰，造成密封破　碎。　２．管路系统　立式筒袋泵配有冲洗管路、平衡管路、排气管路　７０　：　期　１．试验条件　开式试验台，水温１５￣Ｃ，进口管路ＤＮ３００，出口管　路ＤＮ２００。测试设备见表４。试验电动机：６３０ｋＷ，转　速１　４７５ｒ／ｍｉｎ，１０ｋＶ。振动采用仪表及软件（见表５）　进行测试。　　．表４测试设备　　流量计　ｌ　ＤＮ３００　１　０．２　转速计Ｉ　１０，０．００　　１０———————————Ｌ—————————Ｌ—　Ｌ——————上—　里　Ｉ＿—Ｌ—————一　．０５　吸人压力计Ｊ　ＹＤ＿一１２　Ｊ　０．５　Ｊｊ功率表Ｊ瓦特表１　０．５　出口压力计Ｉ　６ＭＰａ　１　ｏ．４　Ｉ　Ｉｌ　Ｉ　表５振动测试仪表及软件　鱼　　Ｉ兰　【　数据采集箱　　ｉＡＺ３０８　ｆ　Ａｄｃｒａｓ数据采集及处理软件　信号调理仪　　ＩＡＺ８０４　ｌ　Ｓｓｃｒａｓ信号与系统分析软件　振动速度传感器　ｆ　ＳＴ一３型Ｉ　２．试验数据　经试验得到该泵性能曲线如图２所示，合同工况性　　　石油／化Ｉ通用机械伽　ＧＭｉｎ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ＆Ｃｈｅｍｉｃａｌｌｎｄｕｓｔｏ　表６合同工况性能参数　流量Ｑ／（ｍ３／ｈ）　２５５　扬程Ｈ／ｍ　４５９　效率ｔ７（％）　７０　汽蚀余￣ＮＰＳＨＪｍ　２　转速ｎ／（ｒ／ｒｎｉｎ）　１　４７０　轴功率＾　ｒ　４６８．３　表７振动测试结果　流量／（ｍ　／ｈ）　４８　１０８　２５５　３２４　向振动　最大振动／（ｍｆｆｌ／ｓ）　１．２４　２．１３　２．２４　３．１６　平均振动／（ｍｍ／ｓ）　０．９　１．３４　２．０９　２．０３　ｚ向振动　平均振动最大振动／（ｍｍ］ｓ）　０．６４　Ｏ．６６　Ｏ．７７　０．５４　／（ｍｍ／ｓ）　Ｏ．５５　Ｏ．５３　０．６５　Ｏ．５２　３．测试结果分析　流量２　５５ｍ　／ｈ时，扬程４７２ｍ，比规定扬程高　２．８％，满足ＡＰＩ６１０　１０ｔｈ的性能允差；效率７０％，达到　｝ＧＢ／Ｔ１３００７—１９９ｌ　离心泵效率　Ａ线水平；汽蚀比转　速达１　３１１．８，具有很高的抗汽蚀性能。　泵连续运转４ｈ后，轴承外圈温度为４２℃，满足　ＡＰＩ６１０　１０ｔｈ中关于轴承外圈温度不应超过９３℃的规　定。　在测量范围内　向最大的振动烈度为３．１６ｍｍ／ｓ，ｚ　向最大的振动烈度为０．７７ｍｍ／ｓ，满足ＡＰＩ６１０　１０ｔｈ关于　立式悬吊泵在使用工作区内任意一点的流量其振动烈度　不大于５ｍｍ／ｓ，在使用的工作区以外所有流量点的振动　不大于７．１ｍｍ／ｓ的要求。　六、结论　１）大连深蓝自主研发的首级下沉式立式筒袋泵水　力模型具有高效、高抗汽蚀性能，完全达到用户的工况　要求和国家标准的规定。　２）首级叶轮下沉结构由于扭矩小，采用小轴径，　减小转子圆周速度，降低磨损及水力损失，提高泵效　率，解决了立式筒袋泵插入深度长时，摩擦副易磨损、　振动大的问题。　３）首级下沉结构可以进一步增加泵的插入深度，　因此可以适用于装置汽蚀余量非常苛刻的条件，且运行　平稳，各项指标优于ＡＰＩ　６１０　１０ｔｈ国际标准要求。　４）首级下沉式立式筒袋泵选择适当的材料，尤其　摩擦副材料的合理配置，ＰＥＥＫ新型复合材料的应用，　解决了乙烯装置中介质温度低、易汽化、入口压力高等　难题，延长泵的大修周期及使用寿命。　５）首级下沉式立式筒袋泵在乙烯、合成氨装置中　的低温工况（温度可达一９０℃左右）已广泛应用，一直　运行平稳，得到用户的好评。但对于输送乙烯装置中　９８￣Ｃ左右的脱甲烷，需要将摩擦副材料改为奥氏体不锈　钢表面硬化处理，避免马氏体不锈钢的低温冷脆性造成　泵零件损坏。　６）借鉴该设计思路，首级下沉式结构可应用在凝　结水泵等在其他工况需求的立式多级泵设计。　参考文献　［１］沈阳水泵研究所．叶片泵设计手册［Ｍ】．北京：机械工　业出版社，１９７９．　［２］成大先．机械设计手册［Ｍ】．北京：化学工业出版社，　　２００９．　［３］全国化工设备设计技术中心站机泵技术委员会．工业　　泵选用手册【Ｉ　．北京：化学工业出版社，２０１０．　【４］中国机械工程学会．中国材料工程大典［１咖．北京：化　学工业出版社，２００５．　【５】李金波，陈亚林．乙烯装置低温泵的选型与操作［Ｊ］．　石油化工设备技术，２０１０，３１（４）．ＧＭ　（收稿日期：２０１２／０２／０１）　Ｃ￣Ｉｍ１ｔｌＨＩＮ２０１２￣第５期Ⅵ一ｍｖ．．　ｔｙｊｘｎｅ．．　ｔ　　１７１ｌ　ｌ　　｝