陳艷玲 張超 荊野

摘 要：在油品加氫處理、加氫精制等裝置常常會用到加氫進(jìn)料泵，而用戶現(xiàn)場多采用進(jìn)口產(chǎn)品。但是進(jìn)口產(chǎn)品價格比較高，服務(wù)不及時，檢修不方便、配件生產(chǎn)周期長，購買備件困難等缺陷制約著煉油廠及化工廠經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要，所以，各大煉油廠迫切希望國內(nèi)泵廠自己能生產(chǎn)這樣的大型加氫進(jìn)料泵，開發(fā)研制運(yùn)行可靠的大型加氫進(jìn)料泵具有非常重大的意義。遼寧華錦集團(tuán)化工有限責(zé)任公司180萬噸/年加氫裂化裝置， 加氫進(jìn)料泵設(shè)計研制的成功為加氫進(jìn)料泵的國產(chǎn)化奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：加氫進(jìn)料泵 選型設(shè)計 性能指標(biāo)

中圖分類號：TE966 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）01（c）-0110-02

為了加速我國石油化工行業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)石化行業(yè)重大裝備國產(chǎn)化的步伐，根據(jù)國家重大技術(shù)裝備科技攻關(guān)計劃，在消化國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，自主開發(fā)設(shè)計結(jié)構(gòu)合理、運(yùn)行可靠的石油化工流程泵。TD250-188x10型泵就是在此基礎(chǔ)上研制的高壓、高轉(zhuǎn)速的加氫進(jìn)料泵，該泵用于遼寧華錦集團(tuán)化工有限責(zé)任公司180萬t/年加氫裂化裝置，加氫進(jìn)料泵是該裝置的重要設(shè)備之一。該加氫進(jìn)料泵的設(shè)計、試制成功，標(biāo)志著我國大型泵的設(shè)計、制造達(dá)到國際先進(jìn)水平。

1 泵的參數(shù)及主要技術(shù)性能指標(biāo)

（1）泵的操作條件詳見表1。

（2）泵的主要技術(shù)性能指標(biāo)詳見表2。

2 結(jié)構(gòu)概述

TD250-188X10型加氫進(jìn)料泵為臥式，雙殼體，內(nèi)殼體徑向剖分式多級離心泵。設(shè)計、制造按美國石油學(xué)會 API610標(biāo)準(zhǔn)。從驅(qū)動端看泵為順時針方向旋轉(zhuǎn)，泵的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

泵筒體為整體鍛造，泵為水平中心線支撐，進(jìn)出口法蘭均垂直向上。內(nèi)殼體（泵芯）為多級節(jié)段式，整個泵芯裝在泵筒體內(nèi)并在吐出端用泵蓋密封，可在不移動主管路的情況下，抽出內(nèi)殼體進(jìn)行維修或更換，縮短了現(xiàn)場維修時間。泵筒體、泵蓋結(jié)構(gòu)型式簡單，便于進(jìn)行應(yīng)力計算及無損檢驗。泵芯包括有吸入函體、中段、導(dǎo)葉、末級導(dǎo)葉、軸、葉輪和平衡鼓等。高壓靜密封采用纏繞墊及金屬密封面密封，低壓密封采用“O”型密封圈密封。葉輪與軸采用熱裝結(jié)構(gòu)，增加了轉(zhuǎn)子的剛性，所有葉輪入口都面向吸入端按順序排列并用卡環(huán)嵌入軸槽內(nèi)使之軸向定位。

泵的轉(zhuǎn)子由兩端徑向軸承支撐，軸承位于泵筒體外側(cè)軸承體內(nèi)，徑向軸承是四油楔滑動軸承，潤滑方式為強(qiáng)制潤滑。為了兼顧泵組運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性及效率，平衡機(jī)構(gòu)采用雙平衡鼓結(jié)構(gòu)，殘余軸向力由米切爾推力軸承承受；同時配有軸向力檢測裝置，泵組運(yùn)轉(zhuǎn)過程中可以隨時測定軸向力的大小和方向，保證平衡機(jī)構(gòu)的安全運(yùn)行。推力軸承承受殘余軸向力，使轉(zhuǎn)子軸向定位，保證軸始終處于受拉狀態(tài)，這種軸承的設(shè)計考慮了足夠的安全余量，能夠承受非正常運(yùn)轉(zhuǎn)工作下產(chǎn)生的任何附加軸向力，推力軸承采用強(qiáng)制潤滑。

軸封選用集裝式機(jī)械密封，該型機(jī)械密封采用國外先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)、制造。該泵的機(jī)械密封形式采用雙重密封節(jié)構(gòu)。沖洗方式按API610標(biāo)準(zhǔn)PLAN21+62，沖洗液由一級抽頭打出，經(jīng)過冷卻器，返回密封室。機(jī)械密封的拆、裝工作可保證在3h之內(nèi)完成，同時，保證24000h的運(yùn)轉(zhuǎn)壽命。

3 設(shè)計的關(guān)鍵問題

（1）因該泵屬于揚(yáng)程高、流量大，對臥式泵而言，因轉(zhuǎn)子撓度問題，應(yīng)選用高轉(zhuǎn)速（2980r/min），以減少泵的級數(shù)、縮短軸承之間的跨距。

（2）水力模型。經(jīng)計算，該泵的比轉(zhuǎn)速ns=57。該公司20世紀(jì)80年代曾在英國M+P公司引進(jìn)了一批優(yōu)秀的水力模型，其中一個模型的比轉(zhuǎn)速與該泵基本相同，模型的工作轉(zhuǎn)速n=2980r/min，在流量Q=200m3/h時，揚(yáng)程H=160m，用泵的相經(jīng)相似定律換算，模型放大1.05倍后，流量Q=253m3/h，單級揚(yáng)程H=188m性能正好可以滿足技術(shù)協(xié)議要求。后經(jīng)試驗驗證，這種水力模型性能完全滿足設(shè)計要求。

（3）泵的主要材料選用詳見表3。

（4）泵結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、應(yīng)力分析及轉(zhuǎn)子動態(tài)計算。按扭矩初算軸的最小軸徑為93mm，取葉輪處軸徑為110mm，按第四強(qiáng)度理論進(jìn)行軸的強(qiáng)度計算，軸不滿足強(qiáng)度要求，但滿足疲勞強(qiáng)度要求，故認(rèn)為比較安全.泵筒體，泵蓋，中段等主要承壓件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，應(yīng)力分析均按設(shè)計壓力25MPa，設(shè)計溫度140℃進(jìn)行，并確保安全。泵蓋螺栓、螺母、葉輪蓋板、鍵等的強(qiáng)度計算均確保安全。

（5）聯(lián)軸器的選用。該公司現(xiàn)在普遍采用彈性式聯(lián)軸器、齒形聯(lián)軸器和膜片聯(lián)軸器。由于機(jī)組要進(jìn)行兩次對中找正，而選用膜片聯(lián)軸器可以對軸向、徑向進(jìn)行一定的補(bǔ)償，選用加長節(jié)又可以在不移動主機(jī)的情況下，拆裝機(jī)械密封和聯(lián)軸器，所以，無論從經(jīng)濟(jì)上和結(jié)構(gòu)上講，選用膜片聯(lián)軸器都是比較合理的。

（6）電機(jī)的選用。該機(jī)組安裝地點按IEC為2區(qū)，選用YAKS560-2W型電機(jī)，額定功率：1800kw；防護(hù)等級：IP54；絕緣等級：F級戶外；轉(zhuǎn)速：2980r/min；軸承采用強(qiáng)制潤滑，電機(jī)冷卻采用空-水冷。

（7）油站的選用。泵機(jī)組所需的潤滑油量為：泵-33l/min；電機(jī)-13L/min。

選用的油站型號為：NRP63-200，公稱流量為63L/min，公稱壓力為0.4MPa，過濾精度為25μm，采用雙雙聯(lián)磁性過濾器，工作介質(zhì)NG46，該潤滑油站可以滿足兩套機(jī)組同時工作的需要。

4 廠內(nèi)試驗對設(shè)計的驗證

TD250-188×10型加氫進(jìn)料泵在加工制造過程中，經(jīng)過實際生產(chǎn)工序驗證，其結(jié)構(gòu)合理，可靠、工藝、工裝設(shè)計可行，確保了零件的加工質(zhì)量和該泵的研制順利完成。采用 GB3216-1989《離心泵、混流泵、旋渦泵試驗方法》C級精度對泵進(jìn)行試驗，首先進(jìn)行原速試驗，試驗證明，該泵的設(shè)計合理，工藝可行，滿足了用戶的使用要求，主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平。

5 結(jié)語

通過廠內(nèi)的型式試驗和在用戶現(xiàn)場的實際運(yùn)轉(zhuǎn)表明， TD250-188×10型加氫進(jìn)料泵的設(shè)計先進(jìn)，結(jié)構(gòu)合理，運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠，自控性好，檢修方便，水力部分設(shè)計可行。該泵的各項技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計要求，綜合性能指標(biāo)達(dá)到國外泵制造廠同類產(chǎn)品水平。

參考文獻(xiàn)

[1] Igor J Karassik，著.泵手冊[M].陳允中，譯.北京：中國石化出版社，2002.

[2] 關(guān)醒凡.泵的理論與設(shè)計[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1987.

[3] 關(guān)醒凡.現(xiàn)代泵技術(shù)手冊[M].北京：宇航出版社，1987.

[4] 沈陽水泵研究所，中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院.葉片泵設(shè)計手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1983.

[5] 張克危.流體機(jī)械原理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.