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【關(guān)鍵詞】泵；控制；選用

1.工程要求概述

我單位在去年所承接的合肥某公司二氧化硫系列設(shè)備（21臺）設(shè)計(jì)及制作中，有一臺硫酸儲罐涉及到了泵的選用，這臺大型120立方米硫酸儲罐下端出料口，業(yè)主提出需配備一臺泵增加物料排放速度，本文就此主要介紹了化工設(shè)計(jì)中泵的設(shè)計(jì)控制及選用方案。

2.化工泵的控制要點(diǎn)

化工工藝設(shè)計(jì)是化工廠設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。工藝設(shè)計(jì)決定了整個(gè)設(shè)計(jì)的概貌，是其他設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)?；すに囋O(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響化工裝置能否順利開工，能否達(dá)到生產(chǎn)能力并獲得合格產(chǎn)品以及能否獲得最大經(jīng)濟(jì)效益?；け眠x用是化工工藝設(shè)計(jì)中的重要組成部分，也是工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

2.1化工用泵的選用要求

因?yàn)榛び帽盟斔偷囊后w性質(zhì)和一般泵不同，另外化工裝置還有要求長期連續(xù)運(yùn)行的特點(diǎn)。所以除操作方便、運(yùn)行可靠、性能良好和維修方便等一般要求外，在不同的情況下還有不同的特殊要求，簡單介紹如下。

（1）輸送易燃、易爆、易揮發(fā)、有毒和有腐蝕性及貴重的介質(zhì)時(shí)，要求密封性能可靠，只能微漏甚至完全無泄漏。因此應(yīng)采用磁力驅(qū)動泵或屏蔽泵。

（2）輸送腐蝕性介質(zhì)時(shí)，應(yīng)選用耐腐蝕泵。金屬耐腐蝕泵的過流部件的材質(zhì)有普通鑄鐵、高硅鑄鐵、不銹鋼、高合金鋼、鐵及其合金等，可根據(jù)介質(zhì)特性和溫度范圍選用不同的材質(zhì)。非金屬耐腐蝕泵過流部件的材質(zhì)有：聚氯乙烯、玻璃鋼、聚丙烯、F46、氟合金、超高分子量聚乙烯、石墨、陶瓷、搪玻璃和玻璃等，也應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的特性和溫度范圍選用材質(zhì)。一般來說，非金屬泵的耐腐蝕性能優(yōu)于金屬泵，但非金屬泵的耐溫、耐壓性能一般比金屬泵差，非金屬耐腐蝕泵常用于流量不大且溫度和使用壓力較低的場合。

2.2泵型式的確定

確定泵的型式首先是要根據(jù)是被輸送物料的基本性質(zhì)，其次要考慮生產(chǎn)的工藝過程、動力、環(huán)境和安全要求等條件。均相液體可選用的泵型式范圍很廣，而懸浮液則宜用泥漿泵或隔膜泵；液體中夾帶或溶有氣體時(shí)應(yīng)選用容積式泵；粘度大的液體、膠體或膏糊料可用往復(fù)泵，最好選用齒輪泵、螺桿泵；輸送腐蝕性介質(zhì)時(shí)用各種耐腐蝕材料制造或帶襯里的耐腐蝕泵；輸送昂貴的液體、劇毒的液體應(yīng)選用完全不泄漏、無軸封的屏蔽泵和磁力泵；工藝上要求的打液量精度高時(shí)宜選用計(jì)量泵；要求大流量、高壓頭時(shí)宜選用往復(fù)泵；要求流量小而壓頭高、液體又無懸浮物且粘度不高的情況，選用旋渦泵或多級離心泵。有電源的條件下選用電動泵；無電源或電力緊張而有蒸汽供應(yīng)時(shí)可選用蒸汽往復(fù)泵；輸送易燃易爆的液體時(shí)選用蒸汽往復(fù)泵或水噴射泵、蒸汽噴射泵是很安全的；若采用電動泵輸送易燃易爆液體，則必須配用防爆電機(jī)。

實(shí)際上，在選擇泵的類型時(shí)，往往不可能完全滿足各個(gè)方面的要求，應(yīng)以滿足工藝和安全要求為主要目標(biāo)，例如輸送鹽酸時(shí)防腐是主要要求，輸送氫氰酸時(shí)防毒是主要要求，其他方面的要求（如揚(yáng)程、揚(yáng)量）都要服從主要的要求。

2.3揚(yáng)程和流量的安全系數(shù)

作為選泵的主要參量之一的流量，以工藝計(jì)算確定的流量值為基礎(chǔ)值，考慮到操作中有可能出現(xiàn)的流量波動以及開車、停車的需要，應(yīng)在正常流量值的基礎(chǔ)上乘以1.1～1.2的安全系數(shù)。

由于管道阻力計(jì)算常有誤差。而且在運(yùn)行過程中管道的結(jié)垢、積碳也使管道阻力大于計(jì)算值，所以揚(yáng)程也應(yīng)采用計(jì)算值的1.05～1.1倍。

2.4揚(yáng)程和流量的校核

泵的型號確定后，須校核所選泵的流量和揚(yáng)程是否符合工藝要求。

制造廠提供的泵的性能曲線或性能表一般是在常溫常壓下用清水測得的，若輸送的液體的物理性質(zhì)與水有較大差異（例如輸送高粘度液體），則應(yīng)將泵的性能指標(biāo)揚(yáng)量、揚(yáng)程換算成對被輸送液體來說的流量和揚(yáng)程的值，然后把工藝條件要求的流量和揚(yáng)程與換算后的泵的流量和揚(yáng)程比較，確定所選泵的性能是否符合工藝要求。

2.5泵的軸功率的校核

軸功率受液體密度的影響。液體粘度也能影響泵的揚(yáng)程、揚(yáng)量及泵的效率，所以間接地影響泵的軸功率。泵樣本上給定的功率是用水測得的，當(dāng)輸送密度和粘度與水相差較大的液體時(shí)，須使用有關(guān)公式進(jìn)行校正，重新算出泵的軸功率，用校正后的軸功率選擇配套電機(jī)，如果泵的生產(chǎn)廠家已有配套電機(jī)，則需根據(jù)校正后的軸功率確定是否須向生產(chǎn)廠家提出更換電機(jī)的要求。

2.6泵的臺數(shù)和備用率

泵的臺數(shù)，考慮一開一備是合理的，但如為大型泵，一開一備的配置并不經(jīng)濟(jì)，這種情況下可設(shè)兩臺較小的泵供正常操作使用，另設(shè)一臺同樣大小的泵作備用（即兩開一備）。

一般來說，一些重要崗位的泵、高溫操作或其他苛刻條件下使用的泵，均應(yīng)設(shè)備用泵，備用率一般取100%，而其他情況下連續(xù)操作的泵，可考慮用50%的備用率。在連續(xù)操作的大型裝置中使用的泵應(yīng)考慮較大的備用率。

2.7離心泵安裝高度的校核

為避免發(fā)生汽蝕或打不上液體的情況，泵的安裝高度必須低于泵的允許吸上高度。為了安全起見，安裝高度應(yīng)比計(jì)算出來的允許吸上高度低0.5～lm。因此，在泵的型號選定之后，要計(jì)算允許吸上高度的值，并核對泵的安裝高度是否合乎要求。

2.8離心泵的控制方案

2.8.1調(diào)節(jié)出口流量

在離心泵的出口處安裝調(diào)節(jié)閥，改變閥門開度，使管道阻力變化，即改變管路阻力特性（直接節(jié)流方法），使離心泵的工作點(diǎn)發(fā)生變動，是直接節(jié)流的控制方案。此方案簡單可行，符合離心泵的特性。

2.8.2調(diào)節(jié)旁路流量

在旁路管線上安裝調(diào)節(jié)閥，通過改變調(diào)節(jié)閥的開啟度的方法控制實(shí)際排液量。這種控制方案十分簡單，適用于不便調(diào)轉(zhuǎn)速的情況。優(yōu)點(diǎn)：調(diào)節(jié)閥的口徑比第一類方案所用的小得多。缺點(diǎn)：對旁路通過調(diào)節(jié)閥的那部分液體而言，由泵提供的能量完全消耗在調(diào)節(jié)閥上，回流量越大，泵所做的虛功越大，因此這種控制方案總的機(jī)械效率較低。

3.化工泵的具體選用案例

一直以來，腐蝕就是化工設(shè)備最頭痛的危害之一，稍有不慎，輕則損壞設(shè)備，重則造成事故甚至引發(fā)災(zāi)難。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，化工設(shè)備的破壞約有60%是由于腐蝕引起的，因此在化工泵選型時(shí)首先要注意選材的科學(xué)性。通常有一種誤區(qū)，認(rèn)為不銹鋼是“萬能材料”，不論什么介質(zhì)和環(huán)境條件都捧出不銹鋼，這是很危險(xiǎn)的。

如前文所提到的這臺大型120立方米硫酸儲罐下端出料口，業(yè)主提出需配備一臺泵增加物料排放速度：首先，硫酸，作為強(qiáng)腐蝕介質(zhì)之一，用途非常廣泛的重要工業(yè)原料。不同濃度和溫度（下轉(zhuǎn)第291頁）（上接第186頁）的硫酸對材料的腐蝕差別較大，對于濃度在80%以上、溫度小于80℃的濃硫酸，碳鋼和鑄鐵有較好的耐蝕性，但它不適合高速流動的硫酸，不適用作泵閥的材料；普通不銹鋼如304（0Cr18Ni9）、316（0Cr18Ni12Mo2Ti）對硫酸介質(zhì)也用途有限，316是耐硫酸的最低牌號，僅適用于20%以下溫度在80度以下的硫酸。輸送硫酸的泵閥也可采用高硅鑄鐵、高合金不銹鋼（20號合金）制造，但是因鑄造及加工難度大，所以價(jià)格較昂貴。氟塑料具有較好的耐硫酸性能，采用襯氟泵（F46）是一種更為經(jīng)濟(jì)的選擇。氟塑料泵包括氟塑料磁力泵、氟塑料自吸泵和氟塑料離心泵等幾個(gè)主要型號，在這幾種泵中氟塑料離心泵的特點(diǎn)則是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成熟可靠，各個(gè)部件都經(jīng)過了多年的實(shí)際考驗(yàn)，雖然密封性上要比磁力泵有所欠缺，但在此套裝置中，對密封性的要求并不高，并且濃硫酸的粘度值在150mm2/s以下，也處于離心泵的適用粘度范圍內(nèi)，同時(shí)考慮到價(jià)格及更換成本，故最后選用氟塑料離心泵最為合適。

【參考文獻(xiàn)】

[1]HG/T20570―95.工藝系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定.

[2]化工工藝設(shè)計(jì)手冊（上）（第三版）.化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

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關(guān)鍵詞：石油化工泵；節(jié)能技術(shù)；原因分析

1目前我國石油資源狀況和石油化工泵節(jié)能的原因分析

石油作為一個(gè)國家非常重要的戰(zhàn)略性資源，亦是人們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中不可或缺的能量資源。機(jī)泵作為石油化工領(lǐng)域中重要基礎(chǔ)設(shè)備，其節(jié)能技術(shù)水平的高低將對我國石油化工等能源的進(jìn)一步開發(fā)及成本結(jié)算的結(jié)果有著直接的影響。為此，應(yīng)增加對石油化工泵節(jié)能技術(shù)的深入探究。

2石油化工泵節(jié)能技術(shù)

輸送泵過剩揚(yáng)程控制技術(shù)分析如下。為能夠更好地適應(yīng)操作彈性準(zhǔn)求、真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、維護(hù)數(shù)據(jù)質(zhì)量的良好局面，則需不斷地加大對能源數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析力度，嚴(yán)格遵循相關(guān)技術(shù)指標(biāo)中的具體規(guī)定，積極進(jìn)行數(shù)據(jù)的搜集、整理及上報(bào)工作，不斷增強(qiáng)技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)工作的指導(dǎo)性作用，以便于對具體的耗能原因作出系統(tǒng)性的淺析，同時(shí)對石油化工泵節(jié)能技術(shù)結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行研究，真正的達(dá)到節(jié)能減排、促使節(jié)能效果得到進(jìn)一步提高。出口節(jié)流、進(jìn)口節(jié)流、旁路調(diào)節(jié)是輸送泵過剩揚(yáng)程控制技術(shù)的關(guān)鍵所在，同時(shí)需要根據(jù)實(shí)際狀況，對于問題進(jìn)行具體分析，實(shí)施是否需切割葉輪外徑，以盡可能地縮減葉輪的實(shí)際數(shù)量，并且需對葉輪的大小進(jìn)行更換處理。第一，因運(yùn)用輸送泵過剩揚(yáng)程控制技術(shù)與調(diào)節(jié)要求過大的機(jī)泵不吻合，尤其是具備化工泵揚(yáng)程性能曲線的機(jī)泵，為此，出口節(jié)流是機(jī)泵中最為多見的一種調(diào)節(jié)方式。通過將出口閥關(guān)小的方法來增加管線系統(tǒng)損失，將工作流量縮減到最小的程度。但是，閥門的開度通常不可低于50%，否則便會有泵過大的現(xiàn)象發(fā)生。第二，盡可能地避免進(jìn)口節(jié)流比出口節(jié)流揚(yáng)程少的狀況出現(xiàn)。由于此現(xiàn)象很有可能會引起輸送泵過剩揚(yáng)程控制技術(shù)會隨時(shí)對機(jī)泵的軸承造成損壞。為此，一般情況下我們會選擇的方法是利用對串聯(lián)運(yùn)行的第二臺機(jī)泵的進(jìn)口，吸入大壓力的裕量，如此不但可避免多級泵由于軸力的突然改變造成的零部件損壞，更容易造成事故的發(fā)生。第三，我們通過旁路調(diào)節(jié)，在機(jī)泵的出口管線旁設(shè)置另一條管線，使得一部分液體返回泵的進(jìn)口，以此便能夠真正地保障泵送量的實(shí)際需求量，以免由于流量過小引起液體溫度過高、震動等情況的發(fā)生。除此之外，我們可按照實(shí)際流量或揚(yáng)程超出需求量的3%～5%的情況下，切割葉輪外徑，可促使實(shí)際流量得到明顯的減少。但是，需要特別指出的是，葉輪切割的過程當(dāng)中，一定要注意葉輪是否屬于原型葉輪，若前期受到某些因素的影響，對葉輪進(jìn)行了切割，那么再次切割的過程當(dāng)中一定要時(shí)刻注意切割量的有效性掌握，防止葉輪外徑與導(dǎo)葉內(nèi)經(jīng)之間出現(xiàn)間隙過大的現(xiàn)象。多級泵不可在進(jìn)口的位置進(jìn)行葉輪的拆除，以免出現(xiàn)因阻力的增多而造成有氣蝕現(xiàn)象的發(fā)生。為此，在多級泵流量、壓力調(diào)節(jié)過大狀況出現(xiàn)的時(shí)候，可在排除斷縮減葉輪的使用數(shù)量，與此同時(shí)增加定距套，從而確保機(jī)泵在正常的狀態(tài)下順利運(yùn)行。

3化工泵中變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)的運(yùn)用

伴隨著先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)得到了廣泛性的運(yùn)用，我們能夠?qū)崿F(xiàn)對風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載量的科學(xué)合理性掌控，從而達(dá)到節(jié)能減排的最終目的。變頻調(diào)度節(jié)能技術(shù)現(xiàn)已成為節(jié)能的有效措施。

3.1變頻調(diào)速技術(shù)基本原理

（1）變頻調(diào)速基本原理。變頻設(shè)備是通過對電機(jī)定子供電頻率的大小來實(shí)現(xiàn)改變轉(zhuǎn)動速度的，從而促使電壓與頻率的比例產(chǎn)生相應(yīng)的變化，即：工頻電源精整流器變化成恒定的直流電壓，同時(shí)通過逆變器轉(zhuǎn)換為交流電源。（2）變頻調(diào)速節(jié)電基本原理。變頻調(diào)速節(jié)能是從閥門調(diào)節(jié)的角度進(jìn)行分析的，采用變頻調(diào)速設(shè)備的基礎(chǔ)上，開啟全部的閥門，通過改變電機(jī)電源頻率的方式更改電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的速率。通過流體力學(xué)可以清楚地認(rèn)識到，轉(zhuǎn)速n與流量Q的一次方成正比的關(guān)系；轉(zhuǎn)速n與風(fēng)壓H的平方成正比例的關(guān)系；轉(zhuǎn)速n與功率P的立方成正比。在具體流量Q轉(zhuǎn)換成特定流量50%的狀況下，電頻調(diào)速運(yùn)用過程中電機(jī)功率損耗可達(dá)到0.125P；而利用閥門對流量進(jìn)行掌控其電機(jī)損耗功率可達(dá)0.7P。（3）控制方式的選擇。①單回路控制。單回路控制形式轉(zhuǎn)變成變頻調(diào)速掌控，這種方式是非常簡潔的，是對控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)設(shè)備輸送信號進(jìn)行科學(xué)掌控的方式，通過由最初的送往控制轉(zhuǎn)化為送往變頻設(shè)備的控制。但是，傳統(tǒng)固有的控制閥、副線閥、后手閥一定要全部打開，這樣才能夠通過對電機(jī)轉(zhuǎn)速的科學(xué)有效掌控實(shí)現(xiàn)合理控制泵流量的目的。②雙回路控制。通常，雙回路控制為主控制回路的一種方式，目的是為了能夠促使所需流量達(dá)到有效控制。而另一種回路控制為副回路控制，發(fā)揮著對機(jī)泵分流與保護(hù)的有效作用。在這一基本現(xiàn)狀下，能夠?qū)⒅骰芈芬詥位芈房刂频姆绞絹碜鞒鱿嚓P(guān)的設(shè)計(jì)，同時(shí)將前后手閥、控制閥全部關(guān)閉。（4）變頻調(diào)速器的顯著優(yōu)勢。①質(zhì)量輕、小體積、操作方便，能夠根據(jù)具體需求對其進(jìn)行有效性的掌控。②將變頻設(shè)備的輸入端口和電源連接在一起，電機(jī)進(jìn)線與輸出端口連接在一起。③電機(jī)可促使速度得到明顯地降低，實(shí)現(xiàn)在線啟動，啟動過程中電流是非常低的，通常是額定電流的1.7倍，這種情況下給整個(gè)電網(wǎng)設(shè)備會造成巨大的沖擊。④變頻調(diào)速器具有過電壓、瞬間停電、過電流、短路等多種保護(hù)功能。⑤隨著泵出口位置壓力的逐漸降低，下游操作壓力會發(fā)生縮減的現(xiàn)象，這種情況下需把所有的調(diào)節(jié)閥全部開啟。在沒有任何磨損現(xiàn)象發(fā)生的情況下，設(shè)備的維護(hù)工作會得到不斷地減少。

3.2變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)在化工泵中的運(yùn)用

（1）變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)在化肥裝置渣油進(jìn)料泵中投入使用。此設(shè)備是把減壓渣油原料輸送至整個(gè)汽化爐內(nèi)，是氨裝置合成的主要設(shè)備。此系統(tǒng)的工作原理是通過采用控制出口閥門的方式來進(jìn)行掌控的。利用的是差壓變送器檢測系統(tǒng)的流量信號輸送到PID調(diào)節(jié)器中，同時(shí)通過PID調(diào)節(jié)器對出口調(diào)節(jié)閥的開度與輸出控制信號進(jìn)行系統(tǒng)性的掌控，從而確保機(jī)泵流量處于穩(wěn)定的一種狀態(tài)。石油化工泵當(dāng)中變頻調(diào)度節(jié)能技術(shù)的有效運(yùn)用，不但成功解決了源系統(tǒng)中巨大流量、電能浪費(fèi)及控制度過低等一系列問題，同時(shí)，可通過對變頻技術(shù)的科學(xué)合理性改造、機(jī)泵投入正常運(yùn)作，其操作工藝控制逐漸趨于穩(wěn)定化的運(yùn)行狀態(tài)，變頻器的調(diào)節(jié)程度變得更加準(zhǔn)確，不但促使系統(tǒng)控制精準(zhǔn)系數(shù)不斷地增高，同時(shí)節(jié)省了渣油進(jìn)料泵的電源能量。（2）積極實(shí)踐渣漿泵的多段調(diào)速變頻技術(shù)。日常生產(chǎn)過程當(dāng)中，尾礦泵是確保生產(chǎn)安全的重要內(nèi)容。通常情況下，尾礦泵屬于流水連續(xù)性作業(yè)，實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)當(dāng)中，尾礦系統(tǒng)的電能損耗量通常是非常大的。為此，積極實(shí)踐渣漿泵的多段調(diào)速變頻技術(shù)可促使尾礦泵的整體運(yùn)行水平得到進(jìn)一步的明顯提高，確保自動化的順利實(shí)現(xiàn)。

4我國石油化工業(yè)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展趨勢

我國石油化工業(yè)節(jié)能技術(shù)的迅速發(fā)展，將更好地推動石化工業(yè)的不斷進(jìn)步，并在極大限度上促使我國躋身于世界先進(jìn)石油化工國家領(lǐng)先水平。2009年末，我國原油加工能力第一次高出400Mt/a，排名于世界領(lǐng)先地位。乙烯生產(chǎn)能力達(dá)到10.25Mt/a，穩(wěn)居世界第二的水平。需要指出的是，石油化工業(yè)為一種高損耗的傳統(tǒng)行業(yè)，其中，能源損耗數(shù)量遠(yuǎn)超過建材、冶金、化工等行業(yè)，在石油化工節(jié)能技術(shù)方面的持續(xù)性投入，對聚丙烯、乙烯裂解爐等成套技術(shù)，在一定程度上起到了有效地推動性作用。在許多企業(yè)中，石油化工節(jié)能技術(shù)獲得了大范圍的運(yùn)用，其中包含：創(chuàng)建能量平衡方法、有效能平衡等方式對原料的路線進(jìn)行合理性的更改，從而將能源利用率得到顯著性的提高。隨著變頻電機(jī)、熱點(diǎn)聯(lián)產(chǎn)、向熱聯(lián)合裝置等先進(jìn)節(jié)能降耗技術(shù)的投入使用，進(jìn)一步促使我國的石油化工節(jié)能降耗水準(zhǔn)得到了明顯地提高。（1）工藝技術(shù)的改進(jìn)?？刹捎孟冗M(jìn)的新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新催化劑等，對現(xiàn)有化工泵設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步的改良。（2）低溫能源回收利用技術(shù)。其中涵蓋有熱泵技術(shù)、使用低溫?zé)嶙鳛闊嵩吹奈罩评浼夹g(shù)、低溫?zé)岚l(fā)電技術(shù)等。（3）熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)。（4）氣代油、焦代油技術(shù)。主要是將燃料油換成水煤漿，對目前的燃油鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)地改造，從而逐漸將重油、輕油全部取代。

5結(jié)語

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關(guān)鍵詞：機(jī)械密封；離心泵；石油化工

一 、機(jī)械密封分類及結(jié)構(gòu)

（一）平衡型和非平衡型機(jī)械密封

平衡型機(jī)械密封端面所受作用力隨介質(zhì)壓力的升高而升高的斜率小于1，非平衡型機(jī)械密封的升高斜率大于1。也可以直觀地將其理解為，密封腔內(nèi)動環(huán)的有效水力作用面積同密封摩擦副端面面積的比值大于1的為非平衡型機(jī)械密封，小于l的則為平衡型機(jī)械密封。對非平衡型機(jī)械密封，在介質(zhì)壓力較高的情況下，由于其端面的作用力較大，密封面的磨損較快，因此不建議用于高壓工況，只能用于低壓場合，一般情況下最高壓力為0.5～0.7MPa。平衡型密封能夠降低端面上的磨損，承載能力相對較大，可以用于高壓場合。

（二）內(nèi)裝式和外裝式機(jī)械密封

機(jī)械密封動環(huán)外圓周表面與介質(zhì)接觸的密封形式稱為內(nèi)裝式機(jī)械密封，而動環(huán)內(nèi)圓周表面與介質(zhì)接觸的密封形式稱為外裝式機(jī)械密封，外裝式機(jī)械密封彈簧不與介質(zhì)接觸，可以用于強(qiáng)腐蝕、高粘度、易結(jié)晶以及含有固體顆粒的介質(zhì)等工況條件。但是其動環(huán)端面在介質(zhì)壓力的作用下存在被打開的趨勢，所以使用壓力比較低，一般應(yīng)不大于1 Mpa，內(nèi)裝式機(jī)械密封則可以滿足較高壓力的工況要求。

（三）內(nèi)流式機(jī)械密封和外流式機(jī)械密封

介質(zhì)在密封面上的泄漏方向與離心力方向相反的密封為內(nèi)流式機(jī)械密封，與離心力方向一致的密封為外流式機(jī)械密封。

（四）旋轉(zhuǎn)式和靜止式機(jī)械密封

彈簧隨軸一起旋轉(zhuǎn)的密封為旋轉(zhuǎn)式機(jī)械密封，彈簧不隨軸一起旋轉(zhuǎn)的密封為靜止式機(jī)械密封。旋轉(zhuǎn)式機(jī)械密封在高速轉(zhuǎn)動下，由于離心力的作用，彈性元件會發(fā)生變形，從而造成泄漏增大、磨損加速，因此旋轉(zhuǎn)式機(jī)械密封適用于線速度小于30 m／s的低速工況。靜止式機(jī)械密封不受離心力的影響，因此可應(yīng)用于高速工況。

(五)單彈簧、多彈簧和波紋管型機(jī)械密封

單彈簧型機(jī)械密封通常使用1個(gè)大彈簧進(jìn)行變形補(bǔ)償，同時(shí)傳遞扭矩，端面受力不均勻，一般用于低速輕載工況。多彈簧型機(jī)械密封沿圓周分布3個(gè)以上小彈簧作為補(bǔ)償元件，彈簧不用于傳遞扭矩，同時(shí)端面受力均勻，因此可用于高速工況。多彈簧型機(jī)械密封在輸送含有固體顆粒的介質(zhì)的過程中，小彈簧螺距及空間較小，容易堵塞失效，大彈簧則適應(yīng)性較好。波紋管型機(jī)械密封通常使用金屬波紋管代替彈簧作為補(bǔ)償元件，通過焊接的形式與支座和動環(huán)座相連接，取消了動、靜環(huán)上的O形圈，所以可用于有機(jī)材料難以適用的高溫和低溫工況。

二 、機(jī)械密封選用考慮因素

（一）輸送介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)

對于沒有腐蝕性或腐蝕性較弱的介質(zhì)，可以選用內(nèi)裝式機(jī)械密封。對于腐蝕性較強(qiáng)的介質(zhì)，因?yàn)閺椥栽袕椈傻倪x擇問題不易解決，在壓力較低時(shí)，可選用外裝式機(jī)械密封。對于易結(jié)晶、存在固體顆粒、高粘度的介質(zhì)，應(yīng)采用單彈簧結(jié)構(gòu)。對于易燃、易爆、有毒等禁止外泄的介質(zhì)，必須考慮雙重機(jī)械密封，從而保證絕對安全。

（二）密封壓力

密封壓力是選用機(jī)械密封時(shí)需考慮的重要參數(shù)之一。一般情況下，當(dāng)密封壓力小于0.7 MPa時(shí)，平衡型及非平衡型機(jī)械密封均可以滿足使用要求。密封壓力在0.7～12 MPa時(shí)，考慮使用平衡性機(jī)械密封。當(dāng)密封壓力大于12 MPa時(shí)，則考慮采用串聯(lián)密封形式(無壓雙重機(jī)械密封)，以實(shí)現(xiàn)逐級降壓。

（三）密封工作轉(zhuǎn)速

密封工作轉(zhuǎn)速是指密封工作面的線速度，它是影響運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性及密封端面磨損的重要因素。線速度大于30 m／s時(shí)，通常被稱為高速密封，應(yīng)選用靜止式機(jī)械密封，動、靜環(huán)端面材料也應(yīng)作特殊處理，以滿足磨損要求。

（四）工作溫度

工作溫度通常是指密封腔體內(nèi)介質(zhì)的溫度。工作溫度低于80℃時(shí)，一般的機(jī)械密封都能適用。對于易汽化的介質(zhì)，應(yīng)與壓力同時(shí)考慮，使工作溫度比沸點(diǎn)低13．9℃，否則就難以保證密封摩擦副間的穩(wěn)定液膜。介質(zhì)溫度在80～150℃內(nèi)的機(jī)械密封為普通密封，而溫度高于150℃的機(jī)械密封為高溫密封。對于高溫密封，通常根據(jù)具體的工況條件，使用帶有換熱器的輔助系統(tǒng)，以使密封腔內(nèi)的介質(zhì)溫度控制在合理的范圍內(nèi)，確保密封圈以及摩擦副溫度不超過具體密封技術(shù)條件規(guī)定的使用限值。當(dāng)溫度低于20℃使用的機(jī)械密封為低溫密封，對在低溫環(huán)境下工作的機(jī)械密封，為了避免摩擦副外部空氣中的水分發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象，通常需配置PLAN62系統(tǒng)，使用氮?dú)獯祾唑?qū)除水蒸氣。對在高溫、低溫下工作的機(jī)械密封，除了選擇合適的輔助系統(tǒng)之外，還要充分考慮密封材料和結(jié)構(gòu)。

三 、高溫?zé)嵊捅脵C(jī)械密封的選用

我廠高溫?zé)嵊捅弥饕谐５妆?、減底泵、催化油漿泵，該類泵的特點(diǎn)是溫度高(370～400℃)、油品粘度大、塔底有雜質(zhì)。我們針對高溫泵的這些特點(diǎn)采用的是YH石09系列機(jī)械密封，結(jié)構(gòu)選型主要結(jié)合了以下幾個(gè)方面。

（一）金屬波紋管旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)

旋轉(zhuǎn)波紋管密封在旋轉(zhuǎn)離心力作用下可以自身清洗波紋管，減少波紋管沉積和內(nèi)側(cè)結(jié)焦，并能防止因急冷造成的波紋管變形。我廠泵類設(shè)備轉(zhuǎn)速一般為2 950 r／min，機(jī)械密封線速度遠(yuǎn)小于25m／s，因此，可以選用旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。

（二）密封結(jié)構(gòu)形式采用開槽斜面擠緊軸套

這種定位傳動可靠，安裝拆卸方便而且不傷軸。并配置有限位板，便于泵外調(diào)整密封的壓縮量。波紋管內(nèi)徑一側(cè)設(shè)一45°斜角，以分散應(yīng)力，延長波紋管壽命。輔助密封采用柔性石墨替代合成橡膠，可以承受高達(dá)425℃的高溫。

（三）摩擦副材料的選取

對摩擦副材料的選取采用“硬對硬”結(jié)構(gòu)，最初選用siC．wc為動靜環(huán)材料，但是運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)動環(huán)出現(xiàn)啃邊現(xiàn)象。改用YG6-YG6之后，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)一直正常。

四 、輕油泵機(jī)械密封的選用

（一）多彈簧機(jī)械密封靜止結(jié)構(gòu)

對該類泵用機(jī)械密封采用靜止結(jié)構(gòu)(溫度高于200℃泵采用波紋管結(jié)構(gòu))。其目的主要有兩個(gè)：一是避免高速攪拌產(chǎn)生熱量；二是防止彈簧傳遞扭矩。

（二）摩擦副材料的選取

摩擦副材料的選取采用“wC—C”結(jié)構(gòu)，在選輔助密封材料時(shí)要考慮以下幾個(gè)因素：

(1)彈性良好，永久壓縮變形?。?/p>

(2)耐高溫，在高溫下不粘著；

(3)與介質(zhì)相容，不易產(chǎn)生溶脹、硬化等現(xiàn)象；

(4)摩擦系數(shù)小，有良好的機(jī)械性能。

通過比較，選擇了耐溫性能高的氟橡膠(溫度范圍－20℃~200℃)。

（三）輔助密封措施

當(dāng)溫度高于150℃時(shí)輕油泵機(jī)械密封輔助冷卻采用了密封腔夾套冷卻、自沖洗及密封無折流板急冷；低于150℃時(shí)只采用自沖洗及密封無折流板急冷。

（四）低溫輕烴泵用機(jī)械密封的選用

(1)與輕油泵機(jī)械密封相同，多彈簧機(jī)械密封也采用靜止結(jié)構(gòu)。

(2)對摩擦副材料的選取采用“SiC-C”結(jié)構(gòu)，輔助密封材料選擇耐低溫的硅橡膠材料。

(3)低溫輕烴泵機(jī)械密封輔助措施采用自沖洗及密封無折流板急冷，通過沖洗來提高密封腔壓力以防止抽空造成的密封干摩擦。

結(jié)語：

我們在明確了密封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和選用原則之后，合理科學(xué)地分析工況的條件，并選擇包括密封材料在內(nèi)的相關(guān)配置以及輔助系統(tǒng)，正確合理地選擇機(jī)械密封結(jié)構(gòu)及材料并對密封進(jìn)行合理改造，可以保證密封的長期可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)對提高機(jī)械密封可靠性有著很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]顧永泉．機(jī)械密封實(shí)用技術(shù)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001．

[2]呂康．泵用機(jī)械密封的選型研究[J]．水泵技術(shù)，1994

篇4

[關(guān)鍵詞]配合；粘接；焊接；修復(fù)

一、故障起因

化工泵的使用頻率很高，而軸的磨損是出現(xiàn)故障的主要原因。因此它的停機(jī)頻率高，維修周期相對較短，占用維修人員的精力較大。例如一臺臥式化工泵的電機(jī)多次檢修(更換軸承)后，造成電機(jī)轉(zhuǎn)子軸承位磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中振動大、溫度高、噪音大等一系列問題，更有甚者，電機(jī)燒毀。因此，泵的檢修成為我們這次探討的重點(diǎn)。

二、維修方法

(一)簡易處理方法

簡易處理方法的原則是讓軸承內(nèi)套與軸配合緊密，可用樣沖于軸頸圓周均勻打出若干小孔眼，靠小孔眼邊緣的凸超部分增大軸頸尺寸，此法僅可作為一時(shí)應(yīng)急措施，一般不宜采用。

(二)焊接修復(fù)方法

一般電機(jī)轉(zhuǎn)子軸為碳鋼材質(zhì)，選用碳鋼焊條進(jìn)行焊補(bǔ)修復(fù)即可。焊接前測量轉(zhuǎn)子軸頭偏移量為0.03mm左右，并記錄原始數(shù)據(jù)。焊接時(shí)將轉(zhuǎn)子放于平整地面上，軸承位處用細(xì)砂紙將雜物打磨干凈。焊接時(shí)用對稱平衡式復(fù)焊法對稱焊接，焊完一道后，在對面焊第二道，即圖中1、2、3、4、5、……的順序焊接，選用φ3.2mm的碳鋼焊條，用直流焊機(jī)正接法。電流調(diào)到130A左右，采用小電流、快速焊接。每次焊10mm～25mm后，立即用兩磅的尖錘輕敲焊縫，釋放應(yīng)力。待焊縫冷卻到60℃左右，再進(jìn)行下一道焊接。邊焊邊檢查轉(zhuǎn)子軸的變形情況。

總長100mm～150mm的焊縫，大約用4h焊完。焊補(bǔ)工作完成后，將轉(zhuǎn)子自然冷卻至常溫，然后上車床進(jìn)行加工，軸承位處視軸徑粗細(xì)，過盈0.02mm～0.03mm，數(shù)小時(shí)后重新組裝試車，電機(jī)水平振動131μm，運(yùn)行平穩(wěn)，未見異常。

經(jīng)過多次維修實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)如果軸承位磨損嚴(yán)重，焊補(bǔ)加工后，軸的強(qiáng)度將會降低，運(yùn)轉(zhuǎn)過程中如果負(fù)荷突增，曾出現(xiàn)過軸斷裂的情況，但是多數(shù)軸進(jìn)行修復(fù)后能夠達(dá)到使用要求。我們的維修方法看似“落后”，但是卻非常實(shí)用，它能在較短的時(shí)間內(nèi)，用較經(jīng)濟(jì)的方法解決問題，保障生產(chǎn)正常進(jìn)行。

但此方法需要熟練的技術(shù)工人，修復(fù)時(shí)間比較長，不能解決軸表面再次銹蝕的問題，可以推薦使用。

(三)金屬膠填補(bǔ)法

金屬填補(bǔ)膠簡稱修復(fù)膠，其修復(fù)原理是利用粘接的基本原理，根據(jù)待修補(bǔ)設(shè)備的特點(diǎn)，合理選擇一定量的修補(bǔ)劑，對設(shè)備進(jìn)行不動火修理。在對設(shè)備的磨損、腐蝕、滲漏或鑄造缺陷等修理上，具有經(jīng)濟(jì)、方便、靈活和可靠的特點(diǎn)，還可節(jié)省對備件的投資。

(1)表面清理。首先用除油劑清洗磨損表面，并采用角磨機(jī)、粗砂紙、銼刀等進(jìn)行打磨，打磨長度大約120mm，即超過磨損面各10mm左右，將腐蝕表面及及其周圍的污跡除去，露出金屬光澤，同時(shí)粗化對修表面。表面粗化后，再次用用除油劑(四氯化碳或柴油)清潔表面，室內(nèi)風(fēng)干。(2)配制修復(fù)劑。根據(jù)軸的磨損程度，選擇一定量的修復(fù)劑，傾倒在一個(gè)潔凈的器皿中，攪勻，時(shí)間控制5分鐘之內(nèi)；(3)涂抹及固化。用刮刀將調(diào)好的修補(bǔ)劑用力在帶修表面用力涂抹，以確保該表面完全被修補(bǔ)劑浸潤，并使修補(bǔ)劑厚度高于軸外徑1mm。涂膠工作應(yīng)在5分鐘-內(nèi)完成。涂膠后，在室溫溫度下固化3～4小時(shí)。先用銼刀修出輪廓，再到車床進(jìn)行機(jī)加工到原來尺寸，最后進(jìn)行組裝。

與傳統(tǒng)的維修方法相比，金屬填補(bǔ)膠的優(yōu)點(diǎn)是：金屬填補(bǔ)膠對多種金屬和非金屬都具有良好的粘接強(qiáng)度，可以保證與基體材料良好的結(jié)合：另外，修復(fù)過程不會對基體材料產(chǎn)生不良的熱處理效應(yīng)，整個(gè)處理過程不需要加熱，因此，不會使基體材料產(chǎn)生局部退火、殘余應(yīng)力、開裂、變形等不良后果。且施工方便，材料攜帶及使用方便，無復(fù)雜的施工設(shè)備，可對設(shè)備使用現(xiàn)場維修；修復(fù)精度高，固化無收縮，材料固化夠可進(jìn)行機(jī)械加工：環(huán)保性好，雙組份反應(yīng)固化，整個(gè)過程無揮發(fā)和析出物，不會對操作人員和周圍環(huán)境產(chǎn)生損害：維修效果高，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

采用金屬填補(bǔ)膠修復(fù)一根泵軸，只投資100元購買一套修補(bǔ)劑，2人1天就能處理好，如購買一根泵軸，則要花費(fèi)1200元，一周到貨期限，檢修周期加長，若是關(guān)鍵泵，就會影響生產(chǎn)運(yùn)營。經(jīng)過多次驗(yàn)證，用修復(fù)劑修復(fù)的泵軸，運(yùn)行可靠，三年來未發(fā)生過軸斷裂現(xiàn)象，但高溫設(shè)備使用時(shí)要慎重。

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關(guān)鍵詞：多級離心泵　維修　技術(shù)要點(diǎn)

目前，常用的多級離心泵基本有節(jié)段式和多級串聯(lián)式兩種結(jié)構(gòu)形式。節(jié)段式結(jié)構(gòu)指每一級都由一個(gè)安裝在擴(kuò)壓器殼體內(nèi)的葉輪組成，有螺栓將擴(kuò)壓器和連桿接在一起，各級又是以串聯(lián)方式由固定桿固定住，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是耐壓高，且不易泄漏。但是在維修時(shí)要必須拆卸進(jìn)口的管道，拆卸和裝配難度都較大。

一、多級離心泵結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)

節(jié)段式多級泵吸入室的結(jié)構(gòu)基本上都為圓環(huán)形。而且每級葉輪的壓出室，因?yàn)槲仛ぶ圃旆奖?，把液體的動能轉(zhuǎn)換為壓能的效率很高。多級泵的首級葉輪通常都設(shè)計(jì)為雙吸式葉輪，其余的各級葉輪都設(shè)計(jì)為單吸式葉輪，對于溫度較高、流量也較大，而且易于產(chǎn)生汽蝕的介質(zhì)更是如此。對于受壓非常高的泵，僅采用單層泵殼體難以承受巨大的壓力，所以常采用雙層泵殼體，即把泵體制作成筒體式。筒體式泵體可以承受較高壓力，同時(shí)筒體內(nèi)安裝水平中開式或者節(jié)段式的轉(zhuǎn)子。

二、常見機(jī)械故障分析與維修技術(shù)

1.葉輪和口環(huán)部位

多級泵葉輪的葉片常會因?yàn)闅馕g或吸入某種固體物及金屬雜質(zhì)等會使之受損害。通?？诃h(huán)(又稱密封環(huán))的磨損都是因?yàn)榘惭b過程中的穿量不當(dāng)造成的，也有可能因葉輪的背帽松動造成口環(huán)的磨損。如果口環(huán)磨損嚴(yán)重，則應(yīng)該更換葉輪；如果口環(huán)處磨損較輕，則可進(jìn)行適當(dāng)?shù)匦迯?fù)。

2.平衡裝置部位

平衡盤與平衡環(huán)磨損過多(一般會超過2mm)或者凸凹不平時(shí)，可以先補(bǔ)焊或研磨泵殼處的凹槽，并可以在平衡環(huán)與泵殼結(jié)合面部位加1塊聚四氟乙烯墊片(約3mm厚)。這樣，既能消除補(bǔ)焊后由手工研磨造成的凹凸不平，且墊片材料又軟硬適中。當(dāng)磨損過多時(shí)就應(yīng)該更換新的平衡環(huán)和平衡盤了。

3.機(jī)械密封部位

機(jī)械密封部位有一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面，可以在流體壓力及補(bǔ)償機(jī)械外力的總體作用下，依賴輔助密封的配合并與另一端保持貼合，并可以相對滑動，從而可以防止流體的泄漏。如果機(jī)械密封滲漏會導(dǎo)致泵轉(zhuǎn)子軸向竄動量增大，輔助密封與軸的過盈基又增大，動環(huán)且不能在軸上靈活移動。而且在泵翻轉(zhuǎn)，動、靜環(huán)磨損后又得不到補(bǔ)償位移。在裝配機(jī)械密封時(shí)要注意，軸的軸向竄動量一般要小于0.1mm，同時(shí)輔助密封與軸的過盈量也應(yīng)適中，在保證徑向密封的前提下，還要保證動環(huán)裝配后可以在軸上靈活地移動。

4.泵軸部位

泵軸可以說是轉(zhuǎn)子的核心零件，其上邊裝有葉輪、軸套，都可以在泵體中高速旋轉(zhuǎn)。一般說泵軸彎曲、軸承座與泵軸的同軸度發(fā)生偏差都會造成葉輪、導(dǎo)葉輪、泵殼子、密封環(huán)及軸套部位的磨損，會使泵體振動量加大，軸向推力也隨之增大，平衡盤與平衡座之間發(fā)生摩擦。不過，只要泵軸不產(chǎn)生裂紋和表面嚴(yán)重磨損或彎曲，都可以修復(fù)后使用。通常情況下軸的彎曲量不能超過0.06mm，如大于該數(shù)值時(shí)應(yīng)校直，最好使用螺旋壓力機(jī)校準(zhǔn)，不加熱校直。

5.軸承溫度增高

一般造成軸承溫升得過高而會最終燒毀軸承的主要因素主要有：第一，平衡鼓及平衡軸向力效果不行，殘余軸向力過大則引起了軸承負(fù)荷過大。第二，油不合要求，油量不足或者油腔內(nèi)含有鐵屑等雜質(zhì)進(jìn)入了。第三，泵軸承的角度誤差過于大，隨之軸承負(fù)荷也加大。第四，軸承的間隙不足或者軸承內(nèi)外圈交叉定位，造成了內(nèi)外圈的錯(cuò)位，也使負(fù)荷增大。

6.轉(zhuǎn)子軸向竄動量

當(dāng)泵裝配完成后，一定要對轉(zhuǎn)子的整體竄量進(jìn)行一下測量?？上炔话惭b平衡盤，在安裝平衡楹處裝一軸套并要鎖緊螺母，是將其和各級轉(zhuǎn)子一起鎖緊為一個(gè)鋼體，即先將轉(zhuǎn)子推向到吸入的方向，讓葉輪與泵體兩者的密封環(huán)相靠近，再用深度尺測出軸肩到泵體某一平面的距離x。然后更再將轉(zhuǎn)子拉向排出側(cè)后，讓葉輪后蓋靠近導(dǎo)葉，再要測量此時(shí)的距離為y，x—y這個(gè)數(shù)值，即為泵的總竄量。在測量出總竄量后，再將其與泵說明書給出竄量值進(jìn)行相比較，如果現(xiàn)在的測量值大于給出值1mm，則應(yīng)該更換磨損葉輪了。

7.聯(lián)軸器的間隙

在多級離心泵運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，一般隨著平衡盤的磨損增大，轉(zhuǎn)子便會不斷向吸入口側(cè)發(fā)生移動，這時(shí)檢修應(yīng)對聯(lián)軸器的這個(gè)間隙進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。還考慮到泵軸會受熱膨脹的影響，可以根據(jù)檢修相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，使聯(lián)軸器的間隙可比其規(guī)定值大約2~3mm。

三、多級泵日常操作注意事項(xiàng)

1.開泵前準(zhǔn)備

每次開泵前準(zhǔn)備工作一定要做得充分，在多級離心泵的具體操作中還要注意如下一些問題。應(yīng)該避免頻繁倒泵，而且在開泵及倒泵過程中，要注意防止泵的汽化。當(dāng)被輸送的某高溫液體突然進(jìn)入多級泵冷態(tài)泵體時(shí)，這時(shí)泵體的溫度會發(fā)生很大變化，因?yàn)槭軣岵痪鶆?、熱變形的不統(tǒng)一，會導(dǎo)致泵體和轉(zhuǎn)子部件發(fā)生變形，而且耐磨部件間本身也只有很小的縫隙，從而會導(dǎo)致不正常的接觸。如果在這種情況下啟動泵時(shí)流量不足，便會造成平衡盤與平衡座，且機(jī)械密封的動環(huán)與靜環(huán)之間也無法形成液膜而會發(fā)生摩擦損傷。因此，每次當(dāng)泵用于輸送高溫液體時(shí)，一定注意在啟動之前須充分地暖泵，只有讓泵體溫度達(dá)到一致時(shí)方可啟動泵。而在冷態(tài)下緊急來啟動多級泵是絕對不允許的。

2. 運(yùn)行中注意事項(xiàng)

保證泵正常運(yùn)行，必須注意：平衡管內(nèi)絕對不允許發(fā)生堵塞；如平衡管內(nèi)發(fā)生結(jié)垢的應(yīng)及時(shí)清洗并疏通；平衡管的高壓側(cè)需加裝壓力表，以來監(jiān)測平衡管出口的壓力。在多級泵運(yùn)行中更應(yīng)注意對泵內(nèi)溫度、振動、聲音等要素的檢查。

3.停泵后注意事項(xiàng)

當(dāng)多級離心泵會停止工作到較長時(shí)間，由于葉輪和轉(zhuǎn)子的重量會使泵軸在1個(gè)方向上受力，很容易造成軸的彎曲。這時(shí)應(yīng)定期盤泵，每次按同一方向?qū)⑤S轉(zhuǎn)動120度。對于備用的多級離心泵，如果出口閥門關(guān)閉不嚴(yán)，會發(fā)生出口管道內(nèi)的高溫介質(zhì)會倒流回泵內(nèi)，會使停轉(zhuǎn)的泵軸上下部位發(fā)生受熱不均，最終導(dǎo)致泵軸彎曲。因此說，備用的多級離心泵也應(yīng)定期盤泵。

四、結(jié)語

本文重點(diǎn)介紹了多級泵常見故障的分析及維修，并介紹了多級泵日常操作時(shí)要注意的事項(xiàng)，希望對廣大同行能有所借鑒，確保多級泵安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)也保證實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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碳化過程集化學(xué)反應(yīng)、能量轉(zhuǎn)化、物料溶質(zhì)傳輸與擴(kuò)散、過飽和溶液結(jié)晶等多種物理化學(xué)過程，同時(shí)又有固、液、氣三種物質(zhì)狀態(tài)共同存在并反應(yīng)，因此要實(shí)現(xiàn)碳化過程的優(yōu)化控制、改進(jìn)生產(chǎn)工藝流程難度大。筆者從碳化過程的反應(yīng)原理與控制要素方面入手，采用碳酸鈣碳化塔設(shè)備反應(yīng)裝置提出針對性的改進(jìn)措施，以期提高碳酸鈣碳化過程的轉(zhuǎn)化率以及產(chǎn)品的質(zhì)量。

關(guān)鍵字：碳化塔 內(nèi)部優(yōu)化運(yùn)行原理控制要素

引言

碳化生產(chǎn)工藝是整個(gè)碳酸鈣碳化生產(chǎn)工序的重中之重，因此碳化塔控制設(shè)備是化工企業(yè)的核心設(shè)備。碳酸鈣碳化工序處于樞紐地位，而碳化塔又是碳化工序的關(guān)鍵設(shè)備。國內(nèi)企業(yè)普遍采用的碳化塔是鑄鐵內(nèi)冷式索爾維塔或鋼制碳化塔，這種結(jié)構(gòu)的碳化塔內(nèi)部表面相對比較粗糙，而且冷卻系統(tǒng)的管道外壁工藝精度較低，易磨損和腐蝕，碳化塔工作二十個(gè)小時(shí)左右就必須進(jìn)行清潔維護(hù)工作，因此工作效率較低難以實(shí)現(xiàn)自動化、機(jī)械化生產(chǎn)。

1. 碳化過程的控制要素

科學(xué)控制碳化過程的主要目的是為保證整個(gè)碳化反應(yīng)過程中的化學(xué)能量與物質(zhì)的動態(tài)平衡，從而使碳化反應(yīng)能夠平穩(wěn)高效的進(jìn)行，最終使獲得反應(yīng)物質(zhì)具有較高的轉(zhuǎn)化率與產(chǎn)品質(zhì)量。碳化過程的主要控制要素包括：碳化制堿塔內(nèi)的物理參數(shù)如塔底氣壓、塔內(nèi)溫度場變化、反應(yīng)液結(jié)晶析出產(chǎn)品的溫度等。國內(nèi)目前在碳化過程中還沒有研發(fā)出先進(jìn)的監(jiān)測與控制裝置來實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過程中對于核心元素元素在反應(yīng)物與生成物中所占比例，因此無法對于碳化過程提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率來提高產(chǎn)品產(chǎn)量。另一方面碳化塔塔底的氣壓是影響塔上部堿性氣體的輸入量的關(guān)鍵因素，所以要實(shí)現(xiàn)碳化過程中對塔底氣壓的控制；碳化塔內(nèi)溫度場主要受冷卻系統(tǒng)與內(nèi)部碳化反應(yīng)能量轉(zhuǎn)化的影響，由此可見通過對碳化塔內(nèi)氣壓與溫度場的實(shí)時(shí)控制能夠控制反應(yīng)過程，提高反應(yīng)物料的轉(zhuǎn)化率得到高質(zhì)量的產(chǎn)品。

2. 碳化過程化學(xué)反應(yīng)原理

由結(jié)晶的動力學(xué)與熱力學(xué)知識可知，液態(tài)物質(zhì)結(jié)晶主要分為結(jié)晶形核與晶核長大兩個(gè)過程。碳酸鈣碳化反應(yīng)中碳酸鈣晶體析出原理與此相同即碳酸鈣在過飽和狀態(tài)通過改變溫度等參數(shù)降低溶解度從而析出細(xì)小晶體，同時(shí)析出的大量細(xì)小晶體在有限空間內(nèi)相互接觸、結(jié)合成較大的晶體從而得到大量碳酸鈣晶體。碳化過程影響產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率的主要因素是碳化溶液的過飽和程度、碳化溶液的溫度、晶體形核率與晶核生長速度等，這其中碳化溶液的過飽和程度直接影響析出晶體的數(shù)量與晶體大小。因此可以對通過智能控制碳化溶液的過飽和程度與冷卻速度等使晶體的形成速度與生長速度達(dá)到動態(tài)平衡以獲得較大尺度的晶體，提高產(chǎn)品質(zhì)量與轉(zhuǎn)化率。

3. 碳化塔內(nèi)部改進(jìn)流程方式

3.1碳酸鈣碳化塔的內(nèi)部改進(jìn)

根據(jù)圖1所示碳酸鈣碳化塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成部分可分為：窖氣進(jìn)管、分布器、內(nèi)膽、化工泵四個(gè)成部分。在改進(jìn)流程中增加了碳化塔的高度，在內(nèi)部結(jié)構(gòu)的中的內(nèi)膽構(gòu)造，在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的循環(huán)系統(tǒng)中添加了（循環(huán)泵），其次改進(jìn)了二氧化碳的出口方式；其中在增加碳化塔外層高度上主要是為了提高產(chǎn)業(yè)效率，增加產(chǎn)值效益，利用同等的化工原料來擴(kuò)大生產(chǎn)的實(shí)際需要。碳化塔瘦身結(jié)構(gòu)，增加了內(nèi)膽，主要是為了提高設(shè)備內(nèi)的壓力，使得在單位面積內(nèi)，二氧化碳能夠與氫氧化鈉充分反應(yīng)，生成碳酸鈉和水，排出的氣體中不會危害大氣環(huán)境。循環(huán)泵主要是增加塔內(nèi)液體循環(huán)，使反應(yīng)物質(zhì)充分反應(yīng)，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。其次便是改進(jìn)二氧化碳的出口，使其降低溫室效應(yīng)。

內(nèi)膽

窖氣進(jìn)管

分布器

化工泵（將氣體循環(huán)）

圖1 碳酸鈣碳化塔結(jié)構(gòu)分配圖

3.2角閥的優(yōu)化設(shè)計(jì)改造（淺談變換氣制堿裝置中雙外冷碳化塔的運(yùn)行總結(jié)）

角閥是雙外冷工業(yè)制堿碳化塔的特殊裝置，設(shè)置在碳化塔外冷器的冷卻控制系統(tǒng)的上下閥門之間，是整個(gè)外冷器冷卻系統(tǒng)輪換工作并進(jìn)行清洗維護(hù)工作的特殊設(shè)計(jì)，角閥的進(jìn)氣孔與出氣孔的中軸線成90度角所以又叫直角閥。角閥的主要功能是通過調(diào)節(jié)角閥的角度來控制輸入與輸出空氣的壓力差來推動機(jī)器活塞與杠桿結(jié)構(gòu)運(yùn)動，特殊密封結(jié)構(gòu)的角閥功能與空氣截止閥作用類似，鑄鐵內(nèi)冷式索爾維塔或鋼制碳化塔的角閥設(shè)計(jì)不合理，工作運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)堵塞、卡死的現(xiàn)象。這是化工制堿碳化塔工作周期短、工作效率低的主要原因，通過對角閥的結(jié)構(gòu)與工作運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，改變角閥原本的工作路徑，使角閥的控制操作更加靈敏，顯著增加角閥的工作壽命，并且進(jìn)一步滿足現(xiàn)代化工企業(yè)碳化制堿高效率高轉(zhuǎn)化率的生產(chǎn)工藝要求。同時(shí)還降低了碳化塔整體的日常維護(hù)與維修成本，保障碳化制堿反應(yīng)的安全平穩(wěn)進(jìn)行，顯著提高化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)語

現(xiàn)代碳酸鈣生產(chǎn)工藝與使用量等已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家化工產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)程度的重要指標(biāo)，而碳化過程是碳化生產(chǎn)過程的核心工藝。國內(nèi)目前碳酸鈣碳化工業(yè)采用的碳化塔設(shè)備裝置還相對落后，因此從碳化工藝的反應(yīng)原理與影響碳化過程中的碳酸鈣產(chǎn)量的不同變量因素等方面入手，結(jié)合當(dāng)前先進(jìn)的智能控制系統(tǒng)等對碳化塔中各變量進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測與控制。另一方面不斷優(yōu)化改進(jìn)碳化塔的結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)工藝，對于提高碳酸鈣碳化過程中的原料轉(zhuǎn)化率以及產(chǎn)品質(zhì)量等具有非常重要的作用。

4. 參考文獻(xiàn)

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[2]王楚．純堿生產(chǎn)工藝與設(shè)備計(jì)算[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1995.

[3]行治．聯(lián)合制堿法[M]．沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1989.

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今后，隨著科技的不斷發(fā)展，耐酸泵在化工、冶金、電力、造紙、食品、制藥、合成纖維等工業(yè)中占有越來越重要的地位。同時(shí)，對泵設(shè)備將會有更高的要求。并且在設(shè)計(jì)方面要求更加合理，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。耐酸泵產(chǎn)品適用于-20℃～+120℃溫度條件下輸送各類腐蝕性介質(zhì)，其過流部分全部采用塑料合金（聚四氟乙烯和聚全氟乙丙烯等多種材料）經(jīng)過合理配方、模壓、加工而成，耐酸泵集多種塑料之優(yōu)點(diǎn)，具有特強(qiáng)的耐腐性能，并具有機(jī)械強(qiáng)度高，不老化、無毒素分解等優(yōu)點(diǎn)，是輸送各種強(qiáng)、弱酸的理想設(shè)備。

二、耐酸泵發(fā)展及其作用

泵屬于通用機(jī)械，在國民經(jīng)濟(jì)各部門中用來輸送液體的泵種類繁多，用途很廣，為了滿足各種工作的不同需要，就要求有不同形式的泵。應(yīng)當(dāng)著重指出，化工生產(chǎn)用泵不僅數(shù)量大、種類多、而且因其輸送的介質(zhì)往往具有腐蝕性，或其工作條件要求高壓、高溫等，對泵有一些特殊的要求，這些泵往往比一般的水泵復(fù)雜一些。泵是一種可以提升液體，輸送液體或是液體增加壓力，也就是把原動的機(jī)械能變成液體能量的機(jī)器。而耐酸泵則是在泵的基礎(chǔ)上應(yīng)用具有耐酸性能的材料而研制生產(chǎn)的泵。大多數(shù)耐酸泵之所以可以耐酸的原因主要是泵的材質(zhì)，一般耐酸泵均采用非金屬材質(zhì)做為泵的過流部件材料，如“聚乙烯、聚丙烯、聚全氟乙丙烯等”，其中聚全氟乙丙烯是最好的耐酸材質(zhì)之一，基本上可以耐任何酸性介質(zhì)的腐蝕，被稱為塑料王。

一直以來，耐酸泵的選型就是化工行業(yè)中的重點(diǎn)問題之一，輕則損壞設(shè)備，重則造成事故甚至引發(fā)災(zāi)難。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，化工設(shè)備的破壞約有60%是由于腐蝕引起的，因此在化工泵選型時(shí)首先要注意選材的科學(xué)性。通常有一種誤區(qū)，認(rèn)為不銹鋼是“萬能材料”，不論什么介質(zhì)和環(huán)境條件都捧出不銹鋼，這是很危險(xiǎn)的。因此，合理的選擇耐酸材料對于工廠作業(yè)和化工生產(chǎn)是很有必要的。

三、耐酸泵的性能預(yù)測

性能預(yù)測的關(guān)鍵是對泵內(nèi)各種損失的計(jì)算。離心泵內(nèi)的水力損失主要是葉輪和泵殼（導(dǎo)葉）內(nèi)的損失。性能預(yù)測采用的方法可歸納為兩種：

損失模型法。通過對部分水力損失的物理本質(zhì)及其影響因素的分析，尋求水力損失與結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系，對流場做一定的假設(shè)、簡化，建立水力損失的計(jì)算模型。該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以全面考慮諸如二次流、進(jìn)口回流、邊界層分離、漩渦和危機(jī)等各種因素的影響，對實(shí)際的性能預(yù)測有很高的實(shí)用性和準(zhǔn)確性。因此，大多數(shù)研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者都是采用這種方法進(jìn)行水泵的性能預(yù)測。

數(shù)值方法，又稱為數(shù)值試驗(yàn)或計(jì)算試驗(yàn)法。目前純數(shù)值方法主要是基于計(jì)算流體力學(xué)對泵內(nèi)流場進(jìn)行數(shù)值模擬，得到泵內(nèi)流場信息（速度場、壓力場等），進(jìn)而計(jì)算出泵的揚(yáng)程、功率、效率和流量之間的關(guān)系（性能曲線），實(shí)現(xiàn)對水泵性能的預(yù)測。然而，由于計(jì)算軟件功能的限制和流動的異常復(fù)雜性，如非定常、分離流動、漩渦流動等，使得在計(jì)算設(shè)計(jì)工況時(shí)過流部件的內(nèi)部流場時(shí)比較準(zhǔn)確，但在計(jì)算全流量范圍內(nèi)的流場，特別是小流量工況下的流場時(shí)誤差較大。

四、耐酸泵的工作原理及選型

1.耐酸泵的工作原理

大多數(shù)耐酸泵之所以可以耐酸的原理主要是泵的材質(zhì)，一般耐酸泵均采用非金屬材質(zhì)做為泵的過流部件材料，如“聚乙烯、聚丙烯、聚全氟乙丙烯等”，其中聚全氟乙丙烯是最好的耐酸材質(zhì)之一，基本上可以耐任何酸性介質(zhì)的腐蝕，被稱為塑料王。

工作原理：葉輪被泵軸帶動旋轉(zhuǎn)，對位于葉片間的流體做功，流體受離心力的作用，由葉輪中心被拋向。當(dāng)流體到達(dá)葉輪外周時(shí)，流速非常高。泵殼匯集從各葉片間被拋出的液體，這些液體在殼內(nèi)順著蝸殼形通道逐漸擴(kuò)大的方向流動，使流體的動能轉(zhuǎn)化為靜壓能，減小能量損失。所以泵殼的作用不僅在于匯集液體，它更是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換裝置。液體吸上原理：依靠葉輪高速旋轉(zhuǎn)，迫使葉輪中心的液體以很高的速度被拋開，從而在葉輪中心形成低壓，低位槽中的液體因此被源源不斷地吸上。

為防止氣縛現(xiàn)象的發(fā)生，離心泵啟動前要用外來的液體將泵殼內(nèi)空間灌滿。這一步操作稱為灌泵。為防止灌入泵殼內(nèi)的液體因重力流入低位槽內(nèi)，在泵吸入管路的入口處裝有止逆閥（底閥）；如果泵的位置低于槽內(nèi)液面，則啟動時(shí)無需灌泵。葉輪外周安裝導(dǎo)輪，使泵內(nèi)液體能量轉(zhuǎn)換效率高。導(dǎo)輪是位于葉輪外周的固定的帶葉片的環(huán)。這此葉片的彎曲方向與葉輪葉片的彎曲方向相反，其彎曲角度正好與液體從葉輪流出的方向相適應(yīng)，引導(dǎo)液體在泵殼通道內(nèi)平穩(wěn)地改變方向，使能量損耗最小，動壓能轉(zhuǎn)換為靜壓能的效率高。后蓋板上的平衡孔消除軸向推力。離開葉輪周邊的液體壓力已經(jīng)較高，有一部分會滲到葉輪后蓋板后側(cè)，而葉輪前側(cè)液體入口處為低壓，因而產(chǎn)生了將葉輪推向泵入口一側(cè)的軸向推力。這容易引起葉輪與泵殼接觸處的磨損，嚴(yán)重時(shí)還會產(chǎn)生振動。平衡孔使一部分高壓液體泄露到低壓區(qū)，減輕葉輪前后的壓力差。但由此也會引起泵效率的降低。軸封裝置保證離心泵正常、高效運(yùn)轉(zhuǎn)。離心泵在工作是泵軸旋轉(zhuǎn)而殼不動，其間的環(huán)隙如果不加以密封或密封不好，則外界的空氣會滲入葉輪中心的低壓區(qū)，使泵的流量、效率下降。嚴(yán)重時(shí)流量為零――氣縛。通常，可以采用機(jī)械密封或填料密封來實(shí)現(xiàn)軸與殼之間的密封。

耐酸泵的工作原理，在啟動之前，應(yīng)關(guān)閉出口閥門，泵內(nèi)應(yīng)灌滿液體，此過程稱為灌泵。工作時(shí)啟動原動機(jī)使葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪中的葉片驅(qū)動液體一起旋轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生離心力，使液體沿葉片流道甩向葉輪出口，經(jīng)蝸殼送入打開出口閥門的排出管。液體從葉輪中獲得機(jī)械能使壓力能和動能增加，依靠此能量使液體到達(dá)工作地點(diǎn)。

在液體不斷被甩向葉輪出口的同時(shí)，葉輪入口處就形成了低壓。在吸液罐和葉輪入口中心線處的液體之間就產(chǎn)生了壓差，吸液罐中的液體在這個(gè)壓差作用下，不斷地經(jīng)吸入管路及泵的吸入室進(jìn)入葉輪之中，從而使耐酸泵連續(xù)地工作。

2.耐酸泵的選型

2.1 了解泵選用原則

使所選泵的型式和性能符合裝置流量、揚(yáng)程、壓力、溫度、汽蝕流量、吸程等工藝參數(shù)的要求

必須滿足介質(zhì)特性的要求。 對輸送易燃、易爆有毒或貴重介質(zhì)的泵，要求軸封可靠或采用無泄漏泵，如磁力驅(qū)動泵、隔膜泵、屏蔽泵對輸送腐蝕性介質(zhì)的泵，要求對流部件采用耐腐蝕性材料，如AFB不銹鋼耐腐蝕泵，CQF工程塑料磁力驅(qū)動泵。對輸送含固體顆粒介質(zhì)的泵，要求對流部件采用耐磨材料，必要時(shí)軸封用采用清潔液體沖洗。機(jī)械方面可靠性高、噪聲低、振動小。經(jīng)濟(jì)上要綜合考慮到設(shè)備費(fèi)、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)、維修費(fèi)和管理費(fèi)的總成本最低。

2.2 知道泵選型的基本依據(jù)

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關(guān)鍵詞：消防泵站、消防水池、罐區(qū)消防、設(shè)計(jì)、選型、計(jì)算

中圖分類號：TU998.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

1. 工程概述

本項(xiàng)目為30萬噸/年合成氨原料路線改造工程，建設(shè)地點(diǎn)位于河南省，總占地面積約27.7公頃，消防設(shè)計(jì)主要包括室外穩(wěn)高壓消防、建筑物室內(nèi)外消防、罐區(qū)消防冷卻以及消防泵站的設(shè)計(jì)。下面僅對消防泵站的設(shè)計(jì)與計(jì)算做以簡介。

2. 消防水量的確定

2.1工藝裝置區(qū)消防水量

本工程總占地面積27.7公頃，按《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50160-2008）（以下簡稱石規(guī)）規(guī)定，廠區(qū)同一時(shí)間內(nèi)火災(zāi)處數(shù)按一處考慮。工藝裝置的消防用水量120L/s，輔助設(shè)施的消防用水量50L/s。確定最大一處火災(zāi)的消防用水量為120L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間3小時(shí)。所需消防水量為1296m3。

2.2罐區(qū)消防水量

（1）設(shè)計(jì)條件：

10000m3液氨固定頂罐2個(gè)，罐直徑：26.0m；高：18.8m；罐表面積：1534.8m2。

1000m3液氨球罐2個(gè)，常溫全壓力式罐體，球罐直徑：12.3m；球罐表面積：475m2。

（2）設(shè)計(jì)計(jì)算：

根據(jù)石規(guī)第57頁第8.10.6條規(guī)定，全冷凍式液化烴儲罐（全冷凍式液氨儲罐），其消防水量按著火罐和距著火罐1.5倍直徑范圍內(nèi)鄰近罐的固定消防冷卻用水量及移動消防用水量之和計(jì)算。罐壁冷卻水供給強(qiáng)度不小于2.5L/min.㎡，鄰近罐冷卻面積按半個(gè)罐壁考慮。罐頂冷卻水強(qiáng)度不小于4L/min.㎡。

1）水霧噴頭流量

q—水霧噴頭的流量（L/min）

p—水霧噴頭的工作壓力（MPa），取0.20MPa

K—水霧噴頭的流量系數(shù)，取56.6

則q=80（L/min）

噴頭型號是ZSTWB/SL-S232

2）水霧噴頭數(shù)量

a、10000m3固定頂罐壁保護(hù)對象的水霧噴頭數(shù)量

N=SW/q

N—保護(hù)對象的水霧噴頭的計(jì)算數(shù)量

S—保護(hù)對象的保護(hù)面積（㎡），取1534.8

W—保護(hù)對象的設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度（L/(min. )）,取2.5 L/(min. )

則N=48(個(gè))

b、10000m3固定頂罐頂保護(hù)對象的水霧噴頭數(shù)量

設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度取4.0 L/(min. )

罐頂面積S=580，

則N=29(個(gè))

3）10000m3固定頂罐的鄰近罐：

a、10000m3固定頂罐罐壁保護(hù)對象的水霧噴頭數(shù)量

N=SW/q

N—保護(hù)對象的水霧噴頭的計(jì)算數(shù)量

S—保護(hù)對象的保護(hù)面積/2（㎡），取767.4

W—保護(hù)對象的設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度（L/(min. )）,取2.5 L/(min. )

則N=24(個(gè))

10000m3固定頂罐頂保護(hù)對象的水霧噴頭數(shù)量

設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度取4.0 L/(min. )

罐頂面積S=580，

則N=29(個(gè))

b、1000m3液氨球罐保護(hù)對象的水霧噴頭數(shù)量

N=SW/q

N—保護(hù)對象的水霧噴頭的計(jì)算數(shù)量

S—保護(hù)對象的保護(hù)面積（㎡），取475/2=237.5

W—保護(hù)對象的設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度（L/(min. )）,取6 L/(min. )

則N=18(個(gè))

（3）總的用水量為：

1）10000m3固定頂罐:

(48+29)×80=6160（L/min）=370(m3/h)

2）10000m3固定頂鄰近罐:

(24+29)×80=4240（L/min）=255(m3/h)

3）1000m3液氨球罐:

18×80=1440（L/min）=88(m3/h)

總流量為: 370+255+88=713(m3/h)

液化烴儲罐消防按6h計(jì)算，故需要消防用水量為4278 m3

3. 消防水池

3.1消防水池設(shè)計(jì)

根據(jù)石規(guī)中第47頁第8.3.1條及第8.3.2條的幾條規(guī)定，采用消防水池向穩(wěn)高壓系統(tǒng)供水，火災(zāi)時(shí)所需最大消防水量為罐區(qū)消防水量4278 m3，因水量較大消防水池單獨(dú)建設(shè)，不與生活或者生產(chǎn)水池合建，容積考慮火災(zāi)時(shí)管網(wǎng)的連續(xù)補(bǔ)水，確定消防水池總?cè)莘e為4000m3，有效容積3500 m3，容積大于1000 m3，采用分隔布置，并設(shè)帶切斷閥的連通管，考慮水池補(bǔ)水時(shí)間不超過48h，確定補(bǔ)水管管徑為D219×6，并設(shè)置液位檢測及高低液位報(bào)警設(shè)施。

3.2消防水池是否應(yīng)與生活或生產(chǎn)水池合建

本人認(rèn)為對于化工廠來說，消防水池不應(yīng)與生活或生產(chǎn)水池合建，因?yàn)楹辖ㄋ兀ü蓿┮蛉莘e大，對生活用水來說水質(zhì)更新周期長，生活水量較消防水量相比，生活用水總貯存量一般不足消防水量的20%，所以更新周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了24h，水中余氯不足，造成細(xì)菌和藻類繁殖，為保證水質(zhì)必須二次加氯，是運(yùn)行費(fèi)用增加，并帶來管理上的麻煩。雖然造價(jià)上可能會比合建水池高一些，但是無論從日常的運(yùn)行維護(hù)來說還是從保證生活水質(zhì)來講，本人認(rèn)為單獨(dú)建設(shè)消防水池比較合理。

4. 消防泵房

4.1消防水泵及消防穩(wěn)壓泵的選型

根據(jù)2.1工藝裝置消防水量計(jì)算及2.2罐區(qū)消防水量計(jì)算得，工藝裝置區(qū)最大消防水量為120L/s，罐區(qū)消防水量為200L/s。本工程設(shè)室外穩(wěn)高壓消防系統(tǒng)，系統(tǒng)壓力為0.7-1.2Mpa。綜合以上條件，消防水泵及穩(wěn)壓泵選型如下：

1）選用KQSN150-M7-332型穩(wěn)高壓消防水泵3臺（2用1備），流量Q=369m3/h（105L/s）；揚(yáng)程H=125m；軸功率N軸=156KW；轉(zhuǎn)速n=2960r/min；配套電機(jī)型號Y315M-2型；電機(jī)功率N=200KW。

2）選用KQDL65-16（P）×7型穩(wěn)壓水泵2臺（1用1備），流量Q=18m3/h；揚(yáng)程H=125m；軸功率N軸=11.33KW；轉(zhuǎn)速n=1480r/min；配套電機(jī)型號Y180M-4型；配套電機(jī)功率：N=19KW。

4.2消防泵房尺寸的確定

根據(jù)《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T50265-97）中的有關(guān)規(guī)定，確定泵房尺寸為29.4m×7.2m。

4.3設(shè)計(jì)中需注意的問題

（1）關(guān)于消防的選型

消防水泵與生活水泵和生產(chǎn)水泵相比性能上應(yīng)有較高的要求，但我國現(xiàn)行規(guī)范對消防水泵的性能和測試要求沒有做出比較詳細(xì)的特別規(guī)定，致使消防水泵在選用時(shí)無據(jù)可查，出現(xiàn)了很多問題。美國NFPA20對消防泵的性能要求是：消防泵的最大流量應(yīng)為設(shè)計(jì)值的150%，揚(yáng)程不小于選定工作點(diǎn)揚(yáng)程的65%，關(guān)閉水泵時(shí)的揚(yáng)程不大于選定工作點(diǎn)揚(yáng)程的140%，穩(wěn)壓泵流量為1-2L/s，揚(yáng)程為消防泵揚(yáng)程的1.1-1.2倍。同時(shí)規(guī)定在消防泵出水管上應(yīng)設(shè)測量用流量計(jì)，流量計(jì)應(yīng)能測試水泵選定流量的175%，消防泵在出水管上應(yīng)設(shè)直徑大于89mm的壓力表。建議有關(guān)部門參照美國標(biāo)準(zhǔn)對我國的消防泵設(shè)計(jì)、選用提出更有針對性、更明確的要求，以便在對消防泵的選用、檢測過程中有據(jù)可依。

（2）消防泵的定期維護(hù)與保養(yǎng)

盡管規(guī)范、規(guī)章明確要求消防設(shè)施、器材應(yīng)當(dāng)定期維護(hù)保養(yǎng)，但是目前消防水泵都不能做到定期試機(jī)運(yùn)行，天長日久導(dǎo)致泵體卡死、銹死，以至火災(zāi)發(fā)生時(shí)不能發(fā)揮應(yīng)有的作用。2009年10月25日廣州日報(bào)就以《50萬元消防設(shè)施為何滴水噴不出》為題披露了越秀區(qū)一德路綜合市場內(nèi)的消防設(shè)施由于維護(hù)保養(yǎng)，火災(zāi)時(shí)不能正常運(yùn)行，造成特大損失一事。因此本人建議在規(guī)范中要求在消防泵中采用可編程序控制器（PLC）對甭組進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)消防泵在備用時(shí)定期試運(yùn)行，撲救火災(zāi)自動啟動，從而有效的杜絕消防水泵在關(guān)鍵時(shí)刻不能發(fā)揮左右能夠的局面。

5.結(jié)論

火災(zāi)帶來的危害人人都懂，但在日常工作中卻往往被忽視，被麻痹、被僥幸心理替代，往往要等到確實(shí)發(fā)生了事故，造成了損失，才會回過頭來警醒。對于設(shè)計(jì)行業(yè)的我們，或許是高風(fēng)險(xiǎn)的始作俑者，或許是高風(fēng)險(xiǎn)的受害者，又或者我們能夠成為規(guī)避或消減高風(fēng)險(xiǎn)的佼佼者。僅以此文和從事消防設(shè)計(jì)的同行們一起探討，共同進(jìn)步，為祖國的安全事業(yè)做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

GB50160-2008石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范

GB50219-95水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范

篇9

[關(guān)鍵詞]化工 離心泵 介質(zhì)

中圖分類號：TH311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）15-0045-01

化工使用的泵種類較多，在是用過程中會遇到很多種問題，例如：泵泄漏嚴(yán)重，故障發(fā)生的原因可能會是密封件安裝不當(dāng)或密封液壓力不當(dāng)；軸承或密封環(huán)磨損太多形成轉(zhuǎn)子偏心；泵軸與驅(qū)動機(jī)軸線不一致，軸彎曲；填料太松或密封件損壞等原因，泵殼匯集從各葉片間被拋出的液體，減小能量損失所以泵殼的作用不僅在于匯集液體，使流體的動能轉(zhuǎn)化為靜壓能，它更是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換裝置，這些液體在殼內(nèi)順著蝸殼形通道逐漸擴(kuò)大的方向流動，故障排出方法可以用正確安裝密封件或設(shè)置合適的密封液壓力；更換軸承、密封環(huán)并校正軸線；調(diào)整對正軸線，維修校正泵軸；壓緊填料或更換密封件等方法。在生產(chǎn)中會出現(xiàn)泵輸不出液體或出力不足現(xiàn)象，故障發(fā)生的原因可能會是密封環(huán)磨損過多或密封件安裝不當(dāng)；泵的楊程不夠；液體在泵內(nèi)或吸入管內(nèi)氣化；泵的轉(zhuǎn)速不符或旋轉(zhuǎn)方向不對；泵或管路內(nèi)有雜物堵塞；泵殼或吸氣管內(nèi)有空氣，管路漏氣等原因，泵殼匯集從各葉片間被拋出的液體，使流體的動能轉(zhuǎn)化為靜壓能，這些液體在殼內(nèi)順著蝸殼形通道逐漸擴(kuò)大的方向流動，減小能量損失所以泵殼的作用不僅在于匯集液體，它更是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換裝置故障排出方法可以用；減少排出系統(tǒng)阻力，按液體重度粘度進(jìn)行換算；減少吸入管路阻力、降低輸送溫度或正壓進(jìn)泵；按要求匹配轉(zhuǎn)速或改變驅(qū)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向；檢查并清除雜物；從排氣管排氣或重新灌注，擰緊漏氣處等方法。泵或軸承過熱故障發(fā)生的原因可能有密封件安裝不當(dāng)或密封液壓力不當(dāng)；軸承盒內(nèi)油過多或太臟；泵軸或密封環(huán)磨損過多形成轉(zhuǎn)子偏心；泵軸與驅(qū)動機(jī)軸線不一致，軸彎曲；泵的排量過小，出現(xiàn)喘振；液體在泵內(nèi)或吸氣管內(nèi)氣化等原因，為防止氣縛現(xiàn)象的發(fā)生，如果泵的位置低于槽內(nèi)液面，則啟動時(shí)無需灌泵，在泵吸入管路的入口處裝有止逆閥，這一步操作稱為灌泵為防止灌滲透泵殼內(nèi)的液體因重力流滲透低位槽內(nèi)，啟動前要用外來的液體將泵殼內(nèi)空間灌滿故障排出方法有正確安裝密封件或設(shè)置合適的密封液壓力；按油位計(jì)加油或更換新油；更換軸承、密封環(huán)并校正軸線；調(diào)整對正軸線，維修校正泵軸；增大流量或安裝旁通循環(huán)管；減少吸入管路阻力、降低輸送溫度或正壓進(jìn)泵等方法。泵發(fā)生振動或燥聲故障發(fā)生的原因可能有泵或管路內(nèi)有雜物堵塞；軸承盒內(nèi)油過多或太臟；泵軸或密封環(huán)磨損過多形成轉(zhuǎn)子偏心；泵軸與驅(qū)動機(jī)軸線不一致，軸彎曲；泵的排量過小，出現(xiàn)喘振；液體在泵內(nèi)或吸氣管內(nèi)氣化；泵殼或吸氣管內(nèi)有空氣，如果在啟動前殼內(nèi)充滿的是氣體，則啟動后葉輪中心氣體被拋時(shí)不能在該處形成足夠大的真空度，依靠葉輪高速旋轉(zhuǎn)，迫使葉輪中心的液體以很高的速度被拋開，從而在葉輪中心形成低壓，低位槽中的液體因此被源源不斷地吸上，故障排出方法有檢查并清除雜物；按油位計(jì)加油或更換新油；更換軸承、密封環(huán)并校正軸線；調(diào)整對正軸線，維修校正泵軸；增大流量或安裝旁通循環(huán)管；減少吸入管路阻力、降低輸送溫度或正壓進(jìn)泵；從排氣管排氣或重新灌泵。在生產(chǎn)過程中，泵出現(xiàn)流量揚(yáng)程降低，故障原因可能會是泵內(nèi)或管路有雜物堵塞；泵內(nèi)或吸入管內(nèi)有氣體等，外界的空氣會滲入葉輪中心的低壓區(qū)，使泵的流量、效率下降嚴(yán)重，其間的環(huán)隙如果不加以密封或密封不好，軸封裝置保證正常、高效運(yùn)轉(zhuǎn)在工作是泵軸旋轉(zhuǎn)而殼不動，可以采用機(jī)械密封或填料密封來實(shí)現(xiàn)軸與殼之間的密封，處理的方法是重新灌泵檢查清理。

篇10

關(guān)鍵詞：虎狼峁油田；桿式泵；改進(jìn)措施

中圖分類號：TE933 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 概述

虎狼峁油田位于陜西省志丹縣境內(nèi)，屬于典型的特低滲透油藏，油井全部采用管式泵采油，油井維護(hù)性作業(yè)費(fèi)用高。應(yīng)用桿式泵采油可以節(jié)省作業(yè)費(fèi)用，提高油井生產(chǎn)時(shí)率。鑒于低產(chǎn)低效的現(xiàn)狀，2010年開始試驗(yàn)應(yīng)用Ф28mm桿式泵采油，由于受井況和桿式泵工藝等因素的制約，試驗(yàn)初期應(yīng)用的桿式泵存在鎖緊裝置和密封不可靠、球座端面易刺漏、拉桿和游動凡爾罩易磨損斷裂等問題，桿式泵故障的頻繁發(fā)生導(dǎo)致油井檢泵周期短，維護(hù)性作業(yè)費(fèi)用居高不下。

2 技術(shù)改進(jìn)措施

2.1 提高鎖爪壁厚

壁厚從3-4mm提高到6mm，同時(shí)在機(jī)械支撐總成下部加工三個(gè)支撐皮碗，機(jī)械支撐鎖緊后三個(gè)支撐皮碗進(jìn)入支撐主體，由于過盈配合，使機(jī)械鎖緊更穩(wěn)定。另外在桿式泵下端安裝固定扶正裝置，使桿式泵在油管內(nèi)更居中，減少了擺動，對頂部的雙卡雙密封裝置起到了積極的作用。

2.2 改進(jìn)鎖緊機(jī)構(gòu)

試驗(yàn)應(yīng)用錨定式桿式泵，該桿式泵下井時(shí)，由于泵筒自重，使活塞到泵的上死點(diǎn)，這時(shí)活塞上解卡接頭進(jìn)入卡塊的中心部位向外擠壓卡塊下端，使上端向內(nèi)收縮，泵從油管內(nèi)插入井下。當(dāng)下到座封短節(jié)時(shí)，座封芯軸坐在座封短節(jié)的縮徑段上，這時(shí)活塞在泵筒內(nèi)繼續(xù)下行，活塞上解卡桿脫離卡塊中心位置，在彈簧的作用下卡塊的上端向外彈出，進(jìn)入座封短節(jié)的環(huán)形溝槽內(nèi)，將泵泵有效固定。起泵時(shí)，上提抽油桿，當(dāng)活塞上解卡接頭進(jìn)入卡塊的中心位置時(shí)，卡塊下端外移，上端收回并脫離座封短節(jié)內(nèi)環(huán)形溝槽而解卡。該桿式泵下井5臺，效果較好。

2.3 閥座密封端面添加紫銅墊圈并涂厭氧膠

由于紫銅墊圈材質(zhì)軟，塑性好，閥座頂緊壓實(shí)后，紫銅墊圈發(fā)生塑性變形，厭氧膠固化，大大提高了閥座端面的密封性，有效減少了閥座端面的刺漏（見圖3-3）。

2.4 固定閥副采用“碳化鎢球+鈷鉻鎢座”閥副

該閥副具有耐磨損、抗沖擊、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)碳化鎢球（LS30）密度是不銹鋼球（9Cr18Mo）的1.9倍，重力增大，解決了不銹鋼球由于規(guī)格縮小后質(zhì)量輕而出現(xiàn)的回座滯后的問題，泵效明顯提高。

2.5 拉桿表面鍍鉻

拉桿表面鍍鉻后耐磨防腐性能提高，很好的解決了拉桿與導(dǎo)向套間隙小出現(xiàn)磨損斷裂的問題。

2.6 拉桿絲扣采用滾壓工藝加工

滾壓是一種無切屑的機(jī)械加工方法，在常溫下利用金屬的塑性變形，使工件改變表層結(jié)構(gòu)和形狀，使機(jī)械特性得到加強(qiáng)，避免了切削加工形成應(yīng)力集中點(diǎn)。

2.7 采用分體式凡爾罩

分體式凡爾罩將游動凡爾罩的閥球腔與出油腔通過梅花形擋板分離，使凡爾球起跳時(shí)不進(jìn)入凡爾罩的出油腔，與凡爾罩的出油端面不直接接觸，從而解決了凡爾球?qū)Ψ矤栒诸l繁碰撞和研磨損耗，同時(shí)對其壁厚由4.5 mm增加到7.0mm，提高了凡爾罩自身的承載能力。

3 現(xiàn)場應(yīng)用及效果評價(jià)

2012年虎狼峁油田針對桿式泵井主要故障，從以上幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)，取得了顯著效果。截至2012年底共計(jì)在用桿式泵247臺，與上年相比，在用數(shù)量從146增加到247臺，故障率從55.5%降到38.9%，不動管柱檢泵井次從11次增加到48次，桿式泵頻繁解封、閥座漏失、拉桿磨損斷裂等突出故障得到有效遏制，平均檢泵周期從125天延長到354天，延長229天，使用桿式泵的247口井與2011年相比維護(hù)性作業(yè)費(fèi)從285萬元下降到242萬元，下降43萬元。

4 鞏固措施

4.1 閥座上下密封端面急需加寬

桿式泵固定閥經(jīng)過添加紫銅墊圈后固漏問題雖有所減少，但由于固定總成規(guī)格小，閥座上下面密封面太窄，仍有部分井紫銅墊圈在液擊作用下刺穿，導(dǎo)致漏失，縮小閥球規(guī)格（28.5625mm），即可實(shí)現(xiàn)閉式閥罩內(nèi)臺階加寬，同時(shí)縮小下接頭內(nèi)徑，使下接頭密封面加寬，再添加紫銅墊圈，涂厭氧膠。

4.2 錨定式桿式泵仍需改進(jìn)

錨定式桿式泵卡塊彈力不足，同時(shí)無機(jī)械支撐座圈，容易漏失。

4.3 拉桿必須帶備冒

桿式泵拉桿與活塞連接處必須涂厭氧膠并加備冒緊固。

4.4 桿式泵拉桿連接需要改進(jìn)

由于泵筒中蠟、垢、砂等雜物的存在，活塞難以退回泵筒，拉桿與泵筒不便分離，二者總長超過9m多，造成回收運(yùn)輸困難。可在拉桿下部設(shè)計(jì)扳手方頸及螺紋連接，泵上提到地面后，通過扳手可將拉桿卸下，方便回收檢修。

4.5 桿式泵游動凡爾罩與活塞連接急需改進(jìn)桿式泵游動凡爾罩與活塞連接的雙公接頭螺紋，壁太薄，僅有2.5mm，易斷裂，2012年此故障發(fā)生7次，需要通過縮小內(nèi)孔來提高壁厚。

4.6 桿式泵固定扶正裝置需要改進(jìn)

山東威馬加工的桿式泵下端固定裝置屬于金屬材料，桿式泵插入后仍有近2mm間隙，固定不盡理想，下步需要在金屬本體內(nèi)安裝或注塑聚乙烯等非金屬材料（留有過流通道），使泵筒插入后不留間隙，有效固定。

5 認(rèn)識及建議

（1）對桿式泵井主要故障進(jìn)行分析后，經(jīng)過綜合改進(jìn)，使桿式泵工作更穩(wěn)定，檢泵周期有效延長，具有較高推廣應(yīng)用價(jià)值。

（2）抽油泵標(biāo)準(zhǔn)未對桿式泵鎖爪壁厚做要求，導(dǎo)致各廠家鎖爪壁厚不一致，鎖爪壁薄的鎖緊不可靠，建議對鎖爪壁厚作統(tǒng)一要求。

（3）隨著油田開發(fā)的深入，制約油井正常生產(chǎn)的各類井筒矛盾日益突出，包括偏磨、出砂、結(jié)蠟、腐蝕、結(jié)垢等，因而應(yīng)在泵的工藝結(jié)構(gòu)和工藝配套上進(jìn)行更深的研究與探索，以滿足油田生產(chǎn)的實(shí)際需要。

（4）桿式泵成功推廣的重點(diǎn)在于規(guī)范管理和不斷優(yōu)化改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)