悦享高端 品尚智造——连成VS6立式筒袋泵设计推广与应用

2020-09-16 13:17:27 sunmedia 160


日前,刚刚交付给客户的4台TTMC100(B)×5插入深度2295mm的立式筒袋泵,已在连成大连工厂内实现交付,这是大连工厂圆满完成的又一批出口阿联酋商务合同。

自2015年完成敦煌首航节能新能源有限公司凝结水输送的TTMC80(A)×6供货合同至今,已陆续为山西启光发电有限公司、中冶焦耐工程技术有限公司等多家用户提供产品服务。特别是在发电行业的凝结水输送方面,连成大连工厂已有近二十台套之成功案例。

众所周知,石化行业储存乙烯、丙烯和LNG等易汽化液体的立式储罐,安放于地面之上,而与储罐配套的外送泵,通常面临装置汽蚀余量很低的问题,有些工艺装置其NPSHa在1m以下,甚至接近零,所以外送泵必须选择埋在地面以下的立式筒袋泵(API-VS6)。

立式筒袋泵的制造技术水平要求很高,上世纪八十年代以前,沈泵研制的YT立式多级筒袋泵在石化、电力行业广泛应用。因其流量小、故障频繁等因素,导致关键工位泵几乎全部高价进口。沈泵和大耐率先引进了荏原LTDN和苏尔寿公司TTMC系列立式筒袋泵制造技术后,国内泵厂陆续掌握VS6泵设计与制造技术,相继推出了VS6系列产品,参与国内市场与国外泵厂竞争。

连成大连工厂针对国内外市场的需求,在优化国内外VS6技术的基础上,陆续推出了连成集团的VS6立式筒袋泵。是完全按照API610标准规范设计开发的VS6系列产品。适合于输送清洁的或稍有污染的低温的或高温的、化学中性或有腐蚀性的液体,尤其适用于装置汽蚀余量低的工况。主要性能参数:流量Q=5~800m3/h;扬程H=5~800m ;压力P=10MPa;工作温度:T=-180~+180℃;液下深度可达3.1m。

连成集团大连工厂推出的TTMC型立式筒袋泵为多级、径向剖分式。叶轮的型式为单吸径向式,并配有单级壳体。首级叶轮一般是吸入式叶轮。轴向力由向心推力球轴承承受,轴承依靠润滑油润滑。压差较大的情况下,由平衡鼓装置平衡轴向力。水力过流部位采用高效节能泵的水力模型。当液下插入长度超过2米时,采用接轴结构。由于泵体浸在液体中,因此对外具有无泄漏特点。电动机通过挠性联轴器(或爪形联轴器)驱动泵运转。从驱动端方向看,泵为逆时针旋转。

国内外主要VS6泵制造商的结构及特点

1.1、美国福斯WUC(VS6)泵(图3)

福斯WUC泵在国内已经有百余项业绩,有多年的运行业绩。具有短轴承跨度和加粗的轴,保证了轴系足够强度,因此轴上可串联更多的叶轮,所以福斯WUC泵能够做到近2000m扬程。但是,福斯WUC平衡孔的设置虽然解决了轴向力的平衡问题,但是泵的效率会降低。

1.2、鲁尔VLT剖面图(图4之左图为首级叶轮下沉结构图)

鲁尔VLT泵采用了首级叶轮下沉结构。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,摩擦副容易磨损、振动大的问题。但是,对于低汽蚀高扬程的工况,就不太适用。因为高扬程泵的叶轮级数很多,轴向尺寸本来就长,首级下沉必要性值得商榷。

1.3、苏尔寿TTMC(VS6)的剖面图(图5)

苏尔寿TTMC泵作为最早引入国内的VS6泵型,在国内有大量应用。其中小流量VS6泵,国内最高扬程业绩也已经突破到977m,国外应用的最高扬程已经达到1292m,突破了TTMC泵型原有最高设计扬程。主要得益于径流叶轮和径向导叶体的采用、轴向更紧凑的设计,以及用平衡鼓平衡轴向力。

1.4、大连深蓝LDB-A VS6泵剖面图(图6)

大连深蓝LDB-A泵在国内石化行业有较多业绩。最小流量5m3/h,最大流量250m3/h,最高扬程780m。在丙烯、乙烯泵的应用领域取得的大量成绩,其结构稳定可靠,技术相对成熟。

连成VS6立式筒袋泵的结构与特点

有多种结构变形,在不同的使用条件下都可以选择出最优的配置。在水力方面首级与次级叶轮单独设计,首级叶轮具有高的汽蚀性能,次级叶轮具有高的效率,采用径向或空间导叶式压出室,无水力径向力。

2.1、首级叶轮下沉的结构(图7)

其余叶轮全部上提,优点之一,下段泵轴仅传递一个叶轮的扭矩,轴径减小,有利于首级叶轮的水力设计;优点之二,其余叶轮全部靠近上部轴承,泵运转振动小。

2.2、首级叶轮的进口增加诱导轮 

诱导轮增加了首级叶轮进口的静压力,从而降低首级叶轮的NPSH3,可降低泵的地下深度。诱导轮有径流螺旋式诱导轮和轴流螺旋式诱导轮两种,前者轴向高度短,但在使用中易出现紊流和振动故障;后者大多设计成变螺距诱导轮,由于叶片高度小,整体刚度优于前者。

2.3、优化轴承部件结构(9)

VS6泵其轴向力由向心推力球轴承承受,压差较大的情况下,由平衡鼓装置平衡轴向力。设计有油液分离器,配置重载止推轴承。

2.4、优化泵轴连接型式

当液下插入长度超过2米时,采用接轴结构。设计有插入式接轴结构和分半结构的接轴套筒。

连成VS6立式筒袋泵的工程应用及要求

3.1、工程中注意

VS6立式筒袋泵工程中注意NPSHa和NPSH3的基准面应统一;系统计算中如何选取流量计算NPSHa值;选择介质最高持续温度下的汽化压力来计算NPSHa。首级叶轮在地面以下n米,(NPSHa + n)大于首级叶轮的NPSH3,就不汽蚀。

3.2、适合于泵进口法兰处NPSHa低

立式筒袋泵专供泵进口法兰处的NPSHa低(如≤1.5m)以下的易汽化液体用。首级叶轮下沉到地面以下数米,相当于将NPSHa增加了数米,从而避免了泵汽蚀。

3.3、按最高持续温度下液体的饱和蒸汽化压力计算NPSHa

为了严防立式筒袋泵发生汽蚀,保证(NPSHa--NPSH3)有足够的安全余量,延长其大修周期,不宜执行API 610对NPSHa是按泵的额定流量和液体的正常温度的规定,而应执行美国水力学会标准和中国化工勘察设计协会《化工设计手册》第六册(工艺系统专业) 的规定,按最高持续温度下液体的饱和蒸汽化压力计算NPSHa,与按泵的最大持续流量下的NPSH3进行比较,再留至少0.6 m的富裕量。

3.4、首级双吸、诱导轮是否必要,可视具体条件而定

大型燃煤电站大流量混流叶轮凝结水泵,每级泵壳的轴向尺寸长,级数不多,首级叶轮的地下深度已很深,适合采用首级双吸叶轮结构。石化装置规模大型化后,超高压立式筒袋泵级数很多,首级再下沉、首级双吸、诱导轮是否必要,可视具体条件而定。

3.5、要考虑检修方便,预留空间

立式筒袋泵大修时,芯包要从埋地下的泵外筒体内吊上来,因为各级叶轮与导叶体交错布置,泵转子动平衡时必须全部解体,各级叶轮再重装在轴上进行动平衡,合格后各级叶轮与导叶体又要交错装配成芯包吊进泵外筒体内,装配空间要开阔,泵上方不应设置管路等。

3.6、带有平衡鼓装置及独立的内循环自动润滑系统

VS6泵其轴向力由向心推力球轴承承受。压差较大的情况下,由平衡鼓装置平衡轴向力。外壳仅承受入口压力,外壳的长度以及泵的安装深度取决于对NPSH汽蚀性能的要求。泵若安装在容器上或于管道法兰连接,可不装外壳。轴承箱体中的向心推力球轴承依靠润滑油进行润滑,带有独立的内循环自动润滑系统。流体动力径向滑动轴承位于泵的入口端。泵在一定安装深度情况下,泵轴带有中间支承,液下滑动轴承采用多点支撑结构,其支承用液体润滑。

3.7、轴封符合API682标准

密封腔完全符合 API682 第四版《离心泵及回转泵轴封系统》标准要求,适合配置各种单端面机械密封,串联式机械密封,并带有冷却、冲洗或密封液系统。

VS6立式筒袋泵之推广应用

连成集团大连工厂推出的VS6立式筒袋泵已在电力、煤化工、石化等行业陆续应用。仅2020年上半年订货已达18台套。分别被山西中电神头第二发电有限责任公司(8台)、江苏中圣高科技产业有限公司生物质热电项目(2台)、上海电气集团阿联酋发电项目(4台)和哈尔滨九州电气股份有限公司(4台)等选用。特别是在敦煌首航节能新能源有限公司、山西启光发电有限公司、中冶焦耐工程技术有限公司等累计服役运行时间达50000小时(6年)以上,无服务记录,赢得用户赞誉。

中国通用机械工业协会泵业分会
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