采用立式結(jié)構(gòu) 乙烯裝置中的低溫泵的基本結(jié)構(gòu)型式為立式、雙層殼體多級(jí)筒袋泵。
首先,筒袋泵的立式結(jié)構(gòu)使其最適合于裝置汽蝕余量低的場(chǎng)合。其第一級(jí)葉輪處在最低的位置,第一級(jí)葉輪基準(zhǔn)面與泵吸入口中心線間的位能差成為首級(jí)葉輪的液體灌注頭,這大大增加了泵在第一級(jí)葉輪吸入口處的有效汽蝕余量NPSH,從而能滿足抗汽蝕的要求。
其次,改善了機(jī)械密封的使用狀態(tài)。對(duì)于臥式泵,輸送低溫介質(zhì)時(shí),處于冷態(tài)下的機(jī)械密封難以確保密封性能,并且介質(zhì)中的不溶性氣體(如氫氣)或局部汽化的氣態(tài)介質(zhì)難以排除,而立式結(jié)構(gòu)時(shí),機(jī)械密封可以距離冷態(tài)介質(zhì)遠(yuǎn)一些,排氣也方便,提高了密封的性能。再次,臥式泵的保溫較為困難,并且暴露在空氣中,會(huì)有大量的結(jié)冰。而立式結(jié)構(gòu)的低溫部分埋入地下,使得泵體外部保冷措施簡(jiǎn)單易行,且不易受到環(huán)境溫度、日照等的影響。
采用雙層殼體 筒體和內(nèi)殼組成雙層殼體,比較適合介質(zhì)溫度與環(huán)境溫度相差較大的場(chǎng)合。泵的內(nèi)殼全部浸沒在液體中,壁溫均勻。外筒只承受泵的吸入壓力,強(qiáng)度要求相對(duì)較低,筒壁較薄,內(nèi)外有較大溫差時(shí),溫度應(yīng)力較小。而且泵的內(nèi)殼懸吊在筒體中,筒體又懸吊在較深的機(jī)井中,不僅能在介質(zhì)溫度變化時(shí)自由膨脹,而且能夠很好地隔絕外部溫度的變化,所以這種結(jié)構(gòu)極適于輸送低溫介質(zhì)。
軸封 采用機(jī)械密封,要求如下:
a.端面形式 低溫介質(zhì)的軸封早期都使用雙端面機(jī)械密封。隨著密封技術(shù)的發(fā)展,單端面和串聯(lián)式機(jī)械密封有逐步替代之趨勢(shì)。但是由于人們環(huán)保的意思越來(lái)越強(qiáng),對(duì)QHSE的要求越來(lái)越高,加之低溫泵的介質(zhì)均為易燃易爆的烴類介質(zhì),因此目前-100℃以下仍使用雙端面機(jī)械密封。-100℃以上的長(zhǎng)距離輸送管線以及其他一些重要工藝流程需要泄漏報(bào)警的地方一般均使用串聯(lián)式機(jī)械密封。
b.采用內(nèi)裝式平衡型 由于密封壓力高,介質(zhì)黏度小,自潤(rùn)滑性差,所以不管采用何種端面形式,都必須使用內(nèi)裝平衡型機(jī)械密封,以便降低密封面比壓,增加壽命。
C.沖洗 為了防止密封面上介質(zhì)汽化,并帶走摩擦熱,串聯(lián)式機(jī)械密封需要從泵排出段接入高壓介質(zhì)進(jìn)行自沖洗。
d.安全措施 機(jī)械密封的大氣側(cè)均設(shè)有節(jié)流襯套。對(duì)于單端面密封,在襯套前通入氮?dú)馄鸢踩Wo(hù)和防泄漏作用。雙端面機(jī)械密封和串聯(lián)型機(jī)械密封則在兩個(gè)機(jī)械密封之間通入密封液。這些密封液來(lái)自一密封的儲(chǔ)罐,它對(duì)機(jī)械密封進(jìn)行冷卻并為大氣側(cè)密封提供潤(rùn)滑。在儲(chǔ)罐上設(shè)有壓力開關(guān)或壓力變送器,一旦介質(zhì)側(cè)密封失效,將導(dǎo)致兩密封面之間腔內(nèi)壓力升高,儀器側(cè)出后會(huì)發(fā)生警報(bào)。
e.材料 機(jī)械密封的摩擦副要選擇較好材料,通常都使用碳石墨和整體成形硬質(zhì)合金如碳化硅、碳化鎢組對(duì)。靜密封材料主要是丁腈橡膠和玻璃纖維填充聚四氟乙烯。丁腈橡膠只能用到-40℃,故一般只用在不與介質(zhì)接觸的次要輔助靜密封面上。波纖填充聚四氟乙烯,既耐低溫又耐溶劑腐蝕,但有相當(dāng)?shù)膭傂院屠淞餍?,所以不制成O型圈,均制成V形環(huán),用于與介質(zhì)直接接觸的主要靜密封面上。
采用加長(zhǎng)型可調(diào)聯(lián)軸器 立式筒袋泵與電機(jī)的連接一般采用加長(zhǎng)型可調(diào)聯(lián)軸器,可以不拆電機(jī)就對(duì)機(jī)械密封進(jìn)行維修。
泵內(nèi)殼采用法蘭連接 有些泵廠可提供螺紋套式和法蘭式兩種泵內(nèi)殼連接方式。螺紋套式價(jià)格低,徑向尺寸小,但裝配時(shí)對(duì)中困難,不便維修。法蘭式的徑向尺寸大些,但對(duì)中性好,裝拆方便。
使用耐磨密封環(huán) 由于輕烴的密度、黏度均小,容易泄漏。為了減少級(jí)間泄漏,提高容積效率,應(yīng)使用耐磨密封環(huán),材料為硬面處理的奧氏體不銹鋼。
葉輪形式 筒袋泵主要使用混流葉輪和徑流葉輪。徑流葉輪單級(jí)揚(yáng)程高,流量小,耐汽蝕性好,泵外形粗短?;炝魅~輪則單級(jí)揚(yáng)程低,流量大,效率高,泵外形細(xì)長(zhǎng)。
為提高泵的汽蝕性能,兩者首級(jí)葉輪均為耐汽蝕型。如果使用該種首級(jí)葉輪后,NPSHr依然較大,泵軸太長(zhǎng),可考慮首級(jí)葉輪采用雙吸式。
軸向力平衡方式 軸向力平衡方法詳見表3-4.平衡鼓或平衡孔加泵、電機(jī)聯(lián)合軸承雖然對(duì)效率有影響,但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,對(duì)軸承要求也不高,是比較常用的做法。
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