蒙盛吉

（廣東省佛山水泵廠有限公司，廣東佛山 528000）

0 引言

泵行業(yè)在世界上是一個(gè)極為穩(wěn)健、成熟的行業(yè)，其產(chǎn)值每年都在穩(wěn)步增長(zhǎng)，即使在經(jīng)濟(jì)危機(jī)的年代里也會(huì)有小幅的增長(zhǎng)。這是因?yàn)楸玫氖褂昧看竺鎻V，無數(shù)的泵無時(shí)無刻不在飛速運(yùn)轉(zhuǎn)中磨損，每年都需要添置大量的新泵來替換老舊產(chǎn)品。

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)各種泵的需求也越來越多，特別是能源行業(yè)，以石化泵這種中高端泵為例，每年都會(huì)有10%左右的增長(zhǎng)需求。但長(zhǎng)期以來，我國(guó)在石化行業(yè)相當(dāng)數(shù)量的關(guān)鍵用泵都是采用國(guó)外進(jìn)口的產(chǎn)品，不僅價(jià)格昂貴，購(gòu)買配件困難，供貨周期也相當(dāng)長(zhǎng)，維修也極不方便，從而一直困擾著國(guó)內(nèi)各企業(yè)用戶。

隨著我國(guó)近年來多個(gè)千萬噸每年煉油和百萬噸每年乙烯制造等項(xiàng)目的陸續(xù)上位，裝置中所需的各種泵設(shè)備更加多，除了要求結(jié)構(gòu)多樣性，并滿足基本性能——流量、揚(yáng)程外，還要求具備高效率、高抗汽蝕性、強(qiáng)耐腐蝕性、高可靠性、安全性等特點(diǎn)。

為了滿足市場(chǎng)需求，也為了響應(yīng)國(guó)家大型裝備制造業(yè)國(guó)產(chǎn)化和節(jié)能減排的要求，筆者公司近年來開發(fā)了一種新型的石油化工流程泵[1-2]。該系列泵是根據(jù)API610《石油、重化學(xué)和天然氣工業(yè)用離心泵》[3]規(guī)范設(shè)計(jì)的OH2型石油化工流程泵產(chǎn)品（如圖1所示）。產(chǎn)品為單級(jí)、單吸懸臂式徑向剖分的雙蝸殼結(jié)構(gòu)，泵體為中心支撐，軸向吸入，徑向排出，軸向力采用前后口環(huán)及平衡孔方式進(jìn)行水力平衡。軸封的設(shè)計(jì)按API682標(biāo)準(zhǔn)。泵殼承壓和法蘭壓力等級(jí)為4 MPa，試驗(yàn)壓力為6MPa。流量3～2 600 m3/h，揚(yáng)程3～270 m，溫度范圍-40℃～260℃（與輸送介質(zhì)的特性、泵的材料組合及機(jī)械密封選擇有關(guān)）。主要配置：過流部件材質(zhì)有碳鋼、12%鉻鋼、奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼；集裝式機(jī)械密封；高性能的整體式金屬?gòu)椥阅てе虚g軸的膜片聯(lián)軸器；帶集液槽的鋼底座等。該泵適用于輸送低溫、高溫、高壓、易燃、易爆、有毒、易結(jié)晶及具有一定腐蝕性的液體。主要用于：煉油、石油化工、煤化工、化學(xué)工業(yè)、低溫工程、海水淡化、制藥等領(lǐng)域，在許多場(chǎng)合已經(jīng)基本上可以替代國(guó)外產(chǎn)品。

圖1 石油化工流程泵產(chǎn)品三維結(jié)構(gòu)圖

1 國(guó)內(nèi)某石油化纖公司原系統(tǒng)裝置的運(yùn)行情況

該項(xiàng)目為國(guó)內(nèi)某石油化纖公司數(shù)萬噸每年的硝酸、有機(jī)酸等酸性廢液綜合利用輸送裝置（如圖2）。主要是對(duì)裝置中的三次蒸發(fā)進(jìn)料泵進(jìn)行選型改進(jìn)。

（1）輸送介質(zhì)情況：硝酸、有機(jī)酸等強(qiáng)氧化性、強(qiáng)腐蝕性混合物，密度約為1 100 g/cm3，溫度為90℃，在50℃以下時(shí)會(huì)發(fā)生結(jié)晶，該介質(zhì)不允許外露，以免腐蝕設(shè)備、污染環(huán)境。

（2）設(shè)計(jì)參數(shù)：

流量：12～16.2 m3/h（按15 m3/h選型）；

揚(yáng)程：40 m；

泵效率：不低于30%；

NPSHr：不高于3 m；

軸功率：不大于8.6 kW。

（3）原系統(tǒng)裝置運(yùn)行情況：該系統(tǒng)裝置中的三次蒸發(fā)進(jìn)料泵在設(shè)計(jì)初期考慮到輸送介質(zhì)的強(qiáng)氧化性和強(qiáng)腐蝕性，以及不允許介質(zhì)外露，其他泵業(yè)公司原來為其選用的是屏蔽泵（如圖3）。

屏遮泵屬離心式無密封泵，泵和驅(qū)動(dòng)電機(jī)都被封閉在一個(gè)被泵送介質(zhì)充滿的壓力容器中，此壓力容器只有靜密封。這種結(jié)構(gòu)取消了傳統(tǒng)離心泵具有的旋轉(zhuǎn)軸密封裝置，理論上能做到完全無泄漏。但屏遮泵也有其缺點(diǎn)：由于采用滑動(dòng)軸承，且用被輸送的介質(zhì)進(jìn)行直接潤(rùn)滑，對(duì)介質(zhì)的清潔度要求就很高，如果介質(zhì)潤(rùn)滑性太差，就會(huì)導(dǎo)致軸承磨損，進(jìn)而使整機(jī)無法運(yùn)行；此外屏遮泵的效率通常低于有密封的離心泵，尤其是小流量時(shí)效率更加低，耗能大。

到現(xiàn)場(chǎng)之后，用戶向技術(shù)人員反映該屏蔽泵的故障率一直較高，并且不方便現(xiàn)場(chǎng)維修，一旦泵發(fā)生故障，必須返廠修復(fù)，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)裝置的正常運(yùn)行。

圖2 某石油化纖公司酸性廢液綜合利用輸送裝置

（4）經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地考察，認(rèn)為使用筆者公司的石油化工流程泵取代該屏蔽泵是可行的，技術(shù)也是成熟的。

2 新型石油化工流程泵的選型應(yīng)用[4-5]

正確的選擇泵型，對(duì)于裝置能否長(zhǎng)周期正常運(yùn)轉(zhuǎn)，降低能耗，有著很重要的意義。

（1）根據(jù)以上某石油化纖公司系統(tǒng)裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)，再結(jié)合公司各系列泵的特點(diǎn)，并查閱了對(duì)應(yīng)型普、性能表及曲線，決定選擇石油化工流程泵，泵規(guī)格為25-250的性能即可滿足要求，配套佳木斯的隔爆電機(jī)，電機(jī)功率：11 kW，轉(zhuǎn)速：2 980 r/min，聯(lián)軸器采用帶中間軸的高性能膜片聯(lián)軸器。

（2）綜合考慮裝置輸送介質(zhì)為硝酸、有機(jī)酸等強(qiáng)氧化性、強(qiáng)腐蝕性混合物，正常輸送介質(zhì)溫度接近90℃，并且該介質(zhì)不允許外露，以免腐蝕設(shè)備、污染周圍環(huán)境等情況，這就對(duì)泵的材質(zhì)、機(jī)封等選擇提出了更高的要求。

根據(jù)泵材質(zhì)相關(guān)選用資料[6-7]，以及結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)使用經(jīng)驗(yàn)，將此次石油化工流程泵選型的材質(zhì)主要定位于304L不銹鋼，以保證泵頭在硝酸腐蝕下的使用壽命。

在泵機(jī)械密封方面，考慮到以往使用在相似工況的離心泵有配套丹東克隆為此工況特殊設(shè)計(jì)的機(jī)械密封，決定同樣使用丹東克隆的機(jī)械密封，摩擦副為SIC-石墨，密封圈采用耐腐蝕的氟橡膠，沖洗方案為PLAN11，配有凈化裝置，從而保證軸封部位的可靠，防止介質(zhì)從機(jī)封處外露遇到外面的低溫大氣而結(jié)晶、使機(jī)封磨損加劇、縮短機(jī)封使用壽命。

（4）此次選型設(shè)計(jì)除過流部件采用304 L外，軸承架、公用底座、地腳螺栓等非接觸部件均采用304不銹鋼，防止在現(xiàn)場(chǎng)酸性環(huán)境中對(duì)這些零部件的腐蝕。

軸承選用的是國(guó)際知名品牌SKF軸承，并配有帶恒位油杯的油冷卻裝置，易于散熱，延長(zhǎng)了軸承的使用壽命，保證整機(jī)可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行。

公用底座采用槽鋼焊接，其上多帶有排液孔，而其上的積液槽則用于收集從懸架排液孔排出的污液，防止污染周圍環(huán)境。

3 針對(duì)該系統(tǒng)裝置輸送介質(zhì)的特殊情況而個(gè)性化設(shè)計(jì)保溫夾套

由于周圍環(huán)境溫度偏低，該系統(tǒng)裝置輸送的介質(zhì)在50℃以下時(shí)就會(huì)發(fā)生結(jié)晶，為防止結(jié)晶物對(duì)過流部件及機(jī)封的磨損，再考慮到現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)其它裝置中有過熱蒸汽，蒸汽參數(shù)為：溫度350℃左右，壓力0.45 MPa。故決定在離心泵入口位置外面，增加設(shè)計(jì)一個(gè)蒸汽保溫夾套，用來輸送過熱蒸汽，在啟泵之前通過過熱蒸汽對(duì)泵內(nèi)介質(zhì)預(yù)熱，使之溫度能達(dá)到50℃以上，使介質(zhì)呈液態(tài)，為離心泵的啟動(dòng)創(chuàng)造條件，從而降低磨損，延長(zhǎng)整機(jī)壽命。

保溫夾套（如圖4）的設(shè)計(jì)：用卷板機(jī)將不銹鋼板卷成尺寸合適的外筒體，通過精密的切割、焊接工藝焊接到離心泵入口位置外面，并預(yù)留、焊接進(jìn)出口管接頭，進(jìn)行2.4 MPa水壓試驗(yàn)，并確保穩(wěn)壓15分鐘無泄漏。

圖4 保溫夾套

4 選型、改進(jìn)設(shè)計(jì)前后系統(tǒng)裝置運(yùn)行情況比較

改進(jìn)前使用屏遮泵：該屏蔽泵的軸承易損壞，時(shí)間久了連同其他部件也一起受磨損，故障率一直較高，并且不方便現(xiàn)場(chǎng)維修，一旦泵發(fā)生故障，必須返廠修復(fù)，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)裝置的正常運(yùn)行，效率也比較低。

改進(jìn)后使用石油化工流程泵：該泵運(yùn)行可靠、穩(wěn)定，效率較高，不易損壞，現(xiàn)場(chǎng)維修方便，能夠保證系統(tǒng)裝置的正常運(yùn)行。

5 結(jié)論

類似于該系統(tǒng)裝置輸送的介質(zhì)，使用石油化工流程泵代替屏遮泵是可行的，不僅效率高，工藝介質(zhì)無泄漏，而且運(yùn)行可靠、穩(wěn)定，機(jī)組壽命長(zhǎng)，減少了機(jī)組的停產(chǎn)維修次數(shù)，而且即使出現(xiàn)故障也比原來易維修，維護(hù)費(fèi)用低，大大提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］丁成偉.離心泵與軸流泵原理及水力設(shè)計(jì)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1981.

［2］關(guān)醒凡.現(xiàn)代泵設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：宇航出版社，1995.

［3］ANSI/API 610-2004.石油、重化學(xué)和天然氣工業(yè)用離心泵［S］.

［4］王國(guó)軒、陳靜，石化裝置用泵選用手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

［5］范德明.工業(yè)泵選用手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1997.

［6］左景伊，左禹.腐蝕數(shù)據(jù)與選材手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1995.

［7］中國(guó)通用機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)泵業(yè)分會(huì).泵材料手冊(cè)［Z］.1995.