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化工自吸管道泵设计与应用

论文摘要:介绍了化工自吸管道泵的结构设计、工作原理、特点、设计方法、试验结果和实际应用,表明其具有明显的实用性和推广价值。

中图分类号:TQ 051.21

文献标识码:B

符号说明

qV——泵额定体积流量,m3/h
H——泵额定扬程,m
n——泵额定转速,r/min
NPSH——泵汽蚀余量,m
ns——泵比转数
Do——叶轮进口边直径,m
D——管线直径,m
D2——叶轮外径,m
Ku2——叶轮出口圆周系数
KD2——叶轮外径修正系数
b2——叶轮出口宽度,m
Kb2——叶轮出口宽度统计系数
Z——叶轮叶片数
F8——涡室最大截面面积,m2
Fi——第i截面面积,m2
Kv3——螺旋涡室中的流速系数
Kf8——涡室截面修正系数
S——回流孔面积,m2
Ks——回流孔经验系数
Vc——储液室体积,m3
Vq——气液分离室体积,m3
β1——叶轮叶片进口安放角,(°)
β2——叶轮叶片出口安放角,(°)
N——泵的轴功率,kW
η——泵效率,%
Hs——泵自吸高度,m
ts——泵自吸时间,s
δ——叶轮叶片厚度,m
h1——泵进出口中心线高度,m
h2——泵体高度,m
d——泵进口内径,m
C——泵进口高度裕量,m
在化工产品的工艺炼制或转输过程中,离心泵的应用已经相当普及,但在某些负压(如铁路槽车液体的接卸,地下罐液体的倒送,海河码头液体的下卸及汽车槽罐液体的转运等)场合,由于其没有吸气排空的自吸性能,无法实现输液功能。此外,大多数化工产品均具有腐蚀性,对这些特殊的场合如采用吸空设备和输液设备联合卸液,势必增加设备投资,且操作变得复杂。而目前已经开发的卧式自吸离心泵,虽有吸空和输液功能,但无法在露天使用(无法缩短输液距离),且又受泵房的约束,很难达到卸液的目的和效果。针对上述现状,根据用户提出的要求,笔者成功地研制开发了一种化工自吸管道泵,并获得了国家专利。现以80HGZB-80型化工自吸管道泵为例,阐述其研制和设计的特点,并介绍了在线运行的一些情况。

1 设计要求和结构型式

1.1 设计要求

qV=50m3/h,H=80m,n=2950r/min,NPSH≤4m,D=80mm。输送介质为硫酸、盐酸和碱,要求泵自带自吸机构,既能自吸又能输液,泵为立式,泵进出口直径应在同一水平线上。

1.2 结构型式

结合普通管道泵机泵一体及自吸泵自吸机理,在考虑了腐蚀性情况后,设计了如图1所示的外混式化工自吸管道泵。设计时主要考虑:①腐蚀性介质气化因素,为保护电机的内部结构并避免污染环境,采用适用于室外使用并带法兰盘的防爆电机。②凡与液体过流接触的零件均采用0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti的抗腐蚀性材料。泵轴通过热处理达到HB269~302。③所有密封垫均采用聚四氟乙烯,螺塞以及紧固件均采用3Cr13。④泵的单向拍门采用铰链式结构,密封面材料选用聚四氟乙烯,压板采用0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti。⑤采用滚动轴承支撑轴,并将其设计在机械密封之上,隔离腐蚀介质。滚动轴承与泵轴为较大的间隙配合,方便机械密封座的拆卸、安装和维修。⑥泵密封采用耐腐蚀、耐磨损且耐中压的108u-055型机械密封。⑦泵进出口设计在同一水平线上,相错180°。⑧联轴器采用分体的刚性对开式联轴器,可以脱开电机主轴和泵轴,使之留有一轴向空间,机械密封座等零件可以取出。⑨考虑到液体不同的温度和密度,配套功率选用45kW。

2 工作原理

由于吸入室和泵进出口在一定的高度,所以在启动前泵内已储有一定量液体。当泵启动后,叶轮高速旋转,在离心力作用下,将储液室和吸入管路中的空气一起吸入,气液混合物通过叶轮、隔舌和压水室扩散管被排到气液分离室中,由于流速降低,较轻气体从混合气液中分离出来,并通过泵出口逸出,而较重液体通过箱体和泵体相连通的回流孔回到涡壳,返回叶轮,重新与气体混合,继续参与排气的分离作用。依此循环,直到泵及吸入管的气体全部被排尽为止,即完成自吸过程,泵便投入正常的输液运行。

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