【摘要】隨著市場(chǎng)對(duì)油品質(zhì)量的要求越來越高，部分裝置的加工量已經(jīng)明顯滿足不了公司整體平衡的需要，而新建加氫裝置投資費(fèi)用高且周期長(zhǎng)，于是許多公司決定改造老裝置，例如將40萬(wàn)噸/年焦化汽柴油加氫精制裝置改造成為60萬(wàn)噸/年，而制約裝置加工量的主要“瓶頸”之一就是加氫裝置中的進(jìn)料泵。

【關(guān)鍵詞】進(jìn)料泵；設(shè)計(jì)方案；經(jīng)濟(jì)效益

加氫進(jìn)料泵是把緩沖罐中的原料油升壓，經(jīng)換熱器與反應(yīng)流出物換熱后，再與第一循環(huán)氫加熱爐出口的循環(huán)氫混合。最后進(jìn)入裝有催化劑的反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，從而將原料油中的硫、氮、氧等化合物轉(zhuǎn)化為硫化氫、氨和水。

1.改造方案的選擇與論證

裝置改造后進(jìn)料泵的額定流量要從66m3/h提高到96m3/h。出口壓力不變，揚(yáng)程仍為1200m，也就是說泵的工作能要比原來增加50%。原泵無法滿足工藝要求。初步考慮，滿足裝置提量后的工藝要求有兩種方案可供選擇，見表1。

方案1：不新增設(shè)備，生產(chǎn)時(shí)開兩臺(tái)進(jìn)料泵，用出口閥及出口控制閥調(diào)節(jié)流量。這樣雖然也能滿足工藝要求，表面上看沒有投資。但生產(chǎn)時(shí)開兩臺(tái)大泵，一旦一臺(tái)出現(xiàn)故障，生產(chǎn)就得低量生產(chǎn)。此時(shí)兩臺(tái)泵都在較小的流量下運(yùn)行，這無疑降低泵的運(yùn)行效率，減少泵的使用壽命，甚至發(fā)生事故。離心泵的運(yùn)行工況點(diǎn)是由泵的性能曲線和裝置性能曲線的交點(diǎn)決定的。用戶選擇使用時(shí)應(yīng)盡可能在合理的范圍內(nèi)運(yùn)行。

方案2：改造一臺(tái)進(jìn)料泵，利用原泵保證原泵安裝尺寸、地基、空間管路均不變。利用原泵殼體、泵蓋、軸承、密封。重新設(shè)水力部分，包括葉輪、導(dǎo)葉、中段及平衡裝置等。按照流量96m3/h，揚(yáng)程1200m，設(shè)計(jì)制造。這樣投資最少，改造費(fèi)用60萬(wàn)元，配備電機(jī)按工藝核算要求由400kW改為450kW；這樣實(shí)施改造工期短，泵的軸功率為369kW，比方案1軸功率少203kW，并且不需要其它設(shè)備和費(fèi)用。合格后運(yùn)回現(xiàn)場(chǎng)安裝，用戶實(shí)際改造時(shí)間僅用15天。另外換下來的電機(jī)可以給其它的泵用，這樣新上450kW電機(jī)差價(jià)只有4萬(wàn)元，經(jīng)分析對(duì)比，此方案最為經(jīng)濟(jì)合理。

2.結(jié)構(gòu)及水力計(jì)算

2.1計(jì)算比轉(zhuǎn)數(shù)ns

比轉(zhuǎn)數(shù)是水泵的重要技術(shù)參數(shù)，它是一個(gè)相似判別數(shù)。泵的技術(shù)改造項(xiàng)目，一般要求周期甚短，也不允許進(jìn)行模型試驗(yàn)，常采用的方法是相似換算法，即用比轉(zhuǎn)速相同或相近結(jié)構(gòu)相似的已有泵，進(jìn)行相似放大或相似縮小。按裝置提量后的參數(shù)，計(jì)算出應(yīng)選葉輪的比轉(zhuǎn)數(shù)ns。

ns=3.65nQ1/2/Hi3/4

ns=[3.65n（Q）1/2]/Hi3/4=49

2.2效核葉輪外徑D2及出口寬度b2：

葉輪的外徑D2：

葉片出口圓周速度u2：

u2=（2gHi）1/2=（0.96～0.97）×（2×9.8×120）1/2 =46.5～47.0（m/s）

式中——葉片出口圓周速度系數(shù)由《葉片泵設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖表5-3，當(dāng)比轉(zhuǎn)數(shù)nS=49時(shí)，ku2=0.96～0.98

D2=60u2/πn=60×（46.5～47.0）/（3.14×2980）=0.298～0.303（m）

實(shí)際葉輪的外徑D2=302mm，在上述范圍內(nèi)。

葉輪出口寬度b2：

葉輪出口軸面速度：

= （2gHi）1/2=0.07×（2×9.81×120）1/2=3.39（m/s）

式中——葉輪出口軸面速度系數(shù)由《葉片泵設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖表5-3，當(dāng)比轉(zhuǎn)數(shù)ns=49時(shí)，=0.07

出口葉片排擠系數(shù)ψ2=（1-ZS）/（πD2sinβ2'）

式中β2'---葉片出口安放角，β2'=20°，sinβ2'=0.342

ψ2=1-ZS/（πD2 sinβ2'）

=1-（6×0.006）/（3.14×0.302×0.342）=0.89

b2 =Qt /（πD2 ψ2 ）ηv

=[96/（3600×0.84）]/（3.14×0.302×0.89×3.39）

=0.0111（m）=11.1（mm）

考慮到比轉(zhuǎn)數(shù)較低效率又要求很高，實(shí)際開口b2=12mm.

2.3導(dǎo)葉流道的校核：

在分段式多級(jí)泵中，從葉輪出來的液體靠導(dǎo)葉收集輸送到下一級(jí)葉輪的進(jìn)口，因此對(duì)導(dǎo)葉總的要求是：在其收集和輸送液體過程中要求損失最小，并使液體均勻地進(jìn)入下一級(jí)葉輪；導(dǎo)葉的水力損失在多級(jí)泵中占的比例較大，合理的設(shè)計(jì)導(dǎo)葉十分重要。

1）.導(dǎo)葉基圓直徑 D3：

D3=（1.01～1.05）D2=（1.01～1.05）×305=308～320（mm）

取導(dǎo)葉基圓直徑 D3=309mm

2）.導(dǎo)葉進(jìn)口寬度b3：

b3=（1.15～1.25）D2=（1.15～1.25）×12=12.6～15（mm）

取導(dǎo)葉進(jìn)口寬度b3=14.5mm

3）.導(dǎo)葉的葉片數(shù)Zd，喉部面積A3及喉部高度α3：

導(dǎo)葉的葉片數(shù)Zd：

葉輪葉片數(shù)為6片，取導(dǎo)葉Zd=9片.

4）.導(dǎo)葉外徑D4：

D4=（1.3～1.5）D3=（1.3～1.5）×305=396.5～457.5（mm）

實(shí)際導(dǎo)葉外徑D4=390mm.

3.改造效果

改造前年加工量為，50噸/小時(shí)×8700小時(shí)=4.35萬(wàn)噸。改造后年加工量為，75噸/小時(shí)×8700小時(shí)=6.525萬(wàn)噸。年增加處理2.175萬(wàn)噸，加氫柴油每噸加工費(fèi)60元，而加氫柴油和未加氫柴油每噸的價(jià)差為200元，這樣每噸加氫柴油新增產(chǎn)值140元，年新增產(chǎn)值140元/噸×2.175萬(wàn)噸約合人民幣304.5萬(wàn)元。另外節(jié)約其它費(fèi)用近20萬(wàn)元。加氫進(jìn)料泵的技術(shù)改造的優(yōu)越性十分明顯，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，值得推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]沈陽(yáng)水泵研究所編.葉片泵設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1983.175-179

[2]關(guān)醒凡.泵的理論與設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版，1987.182-188

作者簡(jiǎn)介

李玉紅（1981-），女，遼寧大石橋人，大學(xué)本科，工程師，主要從事水泵設(shè)計(jì)工作。