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化工自吸管道泵設(shè)計(jì)與應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2011/1/21 9:30:53 | 閱讀次數(shù)：1248次
在化工產(chǎn)品的工藝煉制或轉(zhuǎn)輸過(guò)程中，管道泵的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普及，但在某些負(fù)壓(如鐵路槽車液體的接卸，地下罐液體的倒送，海河碼頭液體的下卸及汽車槽罐液體的轉(zhuǎn)運(yùn)等)場(chǎng)合，由于其沒(méi)有吸氣排空的自吸性能，無(wú)法實(shí)現(xiàn)輸液功能。此外，大 多數(shù)化工產(chǎn)品均具有腐蝕性，對(duì)這些特殊的場(chǎng)合如采用吸空設(shè)備和輸液設(shè)備聯(lián)合卸液，勢(shì)必增加設(shè)備投資，且操作變得復(fù)雜。而目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)的臥式自吸離心泵，雖有吸空和輸液功能，但無(wú)法在露天使用(無(wú)法縮短輸液距離)，且又受泵房的約束，很難達(dá)到卸液的目的和效果。針對(duì)上述現(xiàn)狀，根據(jù)用戶提出的要求，筆者成功地研制開(kāi)發(fā)了一種化工自吸管道泵，上海正奧泵業(yè)制造有限公司并獲得了國(guó)家專利�，F(xiàn)以80HGZB-80型化工自吸管道泵為例，闡述其研制和設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，并介紹了在線運(yùn)行的一些情況。
1 設(shè)計(jì)要求和結(jié)構(gòu)型式
1.1 設(shè)計(jì)要求
qV=50m3/h，H=80m，n=2950r/min，NPSH≤4m，D=80mm。輸送介質(zhì)為硫酸、鹽酸和堿，要求泵自帶自吸機(jī)構(gòu)，既能自吸又能輸液，泵為立式，泵進(jìn)出口直徑應(yīng)在同一水平線上。
1.2 結(jié)構(gòu)型式
結(jié)合普通管道泵機(jī)泵一體及自吸泵自吸機(jī)理，在考慮了腐蝕性情況后，設(shè)計(jì)了如圖1所示的外混式化工自吸管道泵。設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮：①腐蝕性介質(zhì)氣化因素，為保護(hù)電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并避免污染環(huán)境，采用適用于室外使用并帶法蘭盤的防爆電機(jī)。②凡與液體過(guò)流接觸的零件均采用0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti的抗腐蝕性材料。泵軸通過(guò)熱處理達(dá)到HB269～302。③所有密封墊均采用聚四氟乙烯，螺塞以及緊固件均采用3Cr13。④泵的單向拍門采用鉸鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，密封面材料選用聚四氟乙烯，壓板采用0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti。⑤采用滾動(dòng)軸承支撐軸，并將其設(shè)計(jì)在機(jī)械密封之上，隔離腐蝕介質(zhì)。滾動(dòng)軸承與泵軸為較大的間隙配合，方便機(jī)械密封座的拆卸、安裝和維修。⑥泵密封采用耐腐蝕、耐磨損且耐中壓的108u-055型機(jī)械密封。⑦泵進(jìn)出口設(shè)計(jì)在同一水平線上，相錯(cuò)180°。⑧聯(lián)軸器采用分體的剛性對(duì)開(kāi)式聯(lián)軸器，可以脫開(kāi)電機(jī)主軸和泵軸，使之留有一軸向空間，機(jī)械密封座等零件可以取出。⑨考慮到液體不同的溫度和密度，配套功率選用45kW。
2 工作原理
由于吸入室和泵進(jìn)出口在一定的高度，所以在啟動(dòng)前泵內(nèi)已儲(chǔ)有一定量液體。當(dāng)泵啟動(dòng)后，葉輪高速旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下，將儲(chǔ)液室和吸入管路中的空氣一起吸入，氣液混合物通過(guò)葉輪、隔舌和壓水室擴(kuò)散管被排到氣液分離室中，由于流速降低，較輕氣體從混合氣液中分離出來(lái)，并通過(guò)泵出口逸出，而較重液體通過(guò)箱體和泵體相連通的回流孔回到渦殼，返回葉輪，重新與氣體混合，繼續(xù)參與排氣的分離作用。依此循環(huán)，直到泵及吸入管的氣體全部被排盡為止，即完成自吸過(guò)程，泵便投入正常的輸液運(yùn)行。
3 主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
①利用泵本身內(nèi)部的結(jié)構(gòu)而不需外部任何附加輔助裝置就可完成自吸功能，集自吸與輸液功能為一體，結(jié)構(gòu)新穎。②采用立式結(jié)構(gòu)，占地面積小，減少了管道系統(tǒng)中的管道附件。③在整個(gè)自吸和輸液過(guò)程中，機(jī)械密封的冷卻和潤(rùn)滑均靠被輸送液體來(lái)實(shí)現(xiàn)，無(wú)需外加液體和附加管道。④采用分離式剛性對(duì)開(kāi)式聯(lián)軸器，可不拆卸電動(dòng)機(jī)和外殼，就能更換滾動(dòng)軸承及機(jī)械密封等零件，拆裝維修相當(dāng)方便。⑤葉輪的軸向力均靠其自身結(jié)構(gòu)平衡，不需另加零件。
4 水力設(shè)計(jì)
該泵設(shè)計(jì)方法與離心泵基本相同。但由于其結(jié)構(gòu)的特殊性以及水力損失的不同，在具體的參數(shù)設(shè)計(jì)上應(yīng)對(duì)以下各參數(shù)進(jìn)行修正和補(bǔ)充，否則就達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。
5 試驗(yàn)結(jié)果
用常溫清水在9m的深井中以及在封閉的C級(jí)測(cè)試臺(tái)架上對(duì)此泵進(jìn)行了自吸性能和水力性能的試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2、表3、圖2及圖3。試驗(yàn)結(jié)果表明，該泵的性能指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
表2 自吸性能
Hs/m 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.3 8.7
ts/s 26 33 40 53 72 90 108 136 161 182 224
表3 設(shè)計(jì)點(diǎn)水力性能
qV/m3.h-1 H/m n/r.min-1 N/kW η/% NPSH/m
50.06 79.8 2950 20.19 53.9 3.55
6 實(shí)際應(yīng)用
2臺(tái)80HGZB-80型化工自吸管道泵于1996年9月送往大慶某化學(xué)助劑廠，用于接卸鐵路槽車中的硫酸和堿。在約4.5m高的負(fù)壓接卸條件下，克服了氣阻，約2min便完成吸空引液的任務(wù)，轉(zhuǎn)入正常的輸液工作，約80min即卸完槽罐中的液體，效果極佳。該泵已使用2年多，一切正常。
7 結(jié)語(yǔ)
80HGZB－80型化工自吸管道泵具有自吸性能優(yōu)良，運(yùn)行平穩(wěn)，工作可靠，噪音小，泄漏量少，便于維修及更換密封等特點(diǎn)。同時(shí)縮短了接卸液體的時(shí)間，加快了槽罐車的周轉(zhuǎn)率，提高了生產(chǎn)效率，具有一定的推廣價(jià)值。筆者還開(kāi)發(fā)了50HGZB－32型化工自吸管道泵，并已應(yīng)用于相應(yīng)的化學(xué)工業(yè)中。
文章編號(hào)：1000-7466(1999)06-0031-03
作者簡(jiǎn)介：儀群(1956-)，男(漢族)，山東鄄城人，高級(jí)工程師，1982年畢業(yè)于浙江工程學(xué)院，獲學(xué)士學(xué)位，長(zhǎng)期從事泵的設(shè)計(jì)和技術(shù)管理工作
作者單位：儀群：浙江省義烏市二輕工業(yè)總公司，浙江義烏322000
王基民：浙江省義烏市第二石油化工泵廠，浙江義烏322000
參考文獻(xiàn)
［1］關(guān)醒凡泵的理論與設(shè)計(jì)［M］北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1987
［2］金樹(shù)德，陳次昌現(xiàn)代水泵設(shè)計(jì)方法［M］北京：兵器工業(yè)出版社，1993
