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高溫加氫反應進料泵的優(yōu)化設計

　　泵結構及優(yōu)化設計

　　1.泵結構

　　結構特征為通過外部的圓筒體和帶有一環(huán)形聯(lián)接面的泵蓋將軸向剖分的內(nèi)殼體包裹在其中。在內(nèi)外殼體之間充滿著為出口壓力的液體，外筒體承受膨脹應力和拉伸應力，相比之下，內(nèi)殼體僅僅承受壓縮應力。內(nèi)殼體為多級串聯(lián)離心剖分式，泵的揚程主要由泵的級數(shù)來決定。軸承支架鑄造在兩側的端蓋上。采用滑動軸承+滾動軸承形式;軸向力的平衡裝置采用雙平衡鼓形式，隨著工況的變化，平衡鼓與平衡套之間的軸向間隙亦發(fā)生相應的變化，可自動平衡轉子部件產(chǎn)生的軸向力。

　　吸入管、排出管均垂直向上布置。在不拆除外筒體及出入口管線的情況下，可以將內(nèi)殼體及轉子拖出。

　　1.軸承體部件 2.泵蓋 3.泵出口 4.轉子部件 5.筒體 6.泵吸入口 7.機械密封 8.聯(lián)軸器

　　2.關鍵部件的優(yōu)化設計

　　(1)泵筒體設計 當1.2≤Da/Di≤1.5時(Da表示筒體外徑，Di表示筒體內(nèi)徑)，筒體壁厚Se，建議按筒體內(nèi)徑Di來計算并且進行網(wǎng)格劃分及受力分析(計算過程略)。

　　(2)葉輪出口寬度b2 葉輪采用相似換算法進行葉輪設計，速度系數(shù)法進行校核(計算過程略)。

　　根據(jù)計算的值，同時為了保證揚程，葉輪(含首級)取Dh=89.3mm，D2=310mm，Dj=120mm。考慮到比轉速比較低，泵效率的要求比較高，b2計算開口值b2=Kb2(Q/n)1/3= Kb2(ns/100)5/6=4.5，考慮熱加工等工藝條件，實際開口取8mm。

　　(3)導葉流道 分段式多級串聯(lián)泵，從葉輪出來的液體依靠導葉收集輸送到下級葉輪的進口，因此對導葉總的要求是：在其收集和輸送液體過程中要求損失較小，并且使液體均勻地進入下級葉輪;導葉的水力損失在多級泵中所占的比例較大，合理地設計導葉和加工制造非常重要。

　　(4)軸徑的確定 多級串聯(lián)式離心泵的轉子都存在一定程度的撓度，撓度會因泵軸長度、直徑和轉子質量而變化。

　　對于串聯(lián)式多級泵，軸承跨距大(由于沒有中間襯套)，為了降低ISF值，一定要加大軸徑，由此會使泵效率降低，汽蝕升高，所以軸徑不能無限放大。

　　(5)口環(huán)間隙與Lomakin效應對于輸送介質溫度T=200℃的加氫反應進料泵，密封環(huán)的間隙值要基于軸的撓度值來確定。不能將其間隙過度放大，否則會造成該泵流量、揚程等性能下降;同時還會由于密封環(huán)間隙過大，造成Lomakin效應的喪失。尤其是在輸送烴類介質(密集程度低、低豁度)的情況下，這種情況的應用會影響Lomakin效應，減弱轉子穩(wěn)定性。泵在運行過程中出現(xiàn)振動、噪聲加劇等現(xiàn)象，從而造成惡性循環(huán)。

　　所謂的Lomakin效應，在實際泵的正常運行中，轉子是浸沒在泵送液體中的，液體流過一個或多個小的環(huán)形面積，而這些環(huán)形面積則是由把泵隔成不同壓力區(qū)域的間隙形成的，例如在密封環(huán)(口環(huán))、級間襯套或平衡裝置處。這個液體的流動產(chǎn)生了所謂的流體動力軸承效應，而且實際上把轉子從兩個泵外軸承支承的形式轉變?yōu)橛杀盟鸵后w潤滑的多個附加內(nèi)部軸承的支承形式。這種現(xiàn)象稱為Lomakin效應。

　　由于Lomakin效應的結果，軸在運行中的撓度要比其在空氣中運行時的撓度有所減小，這種效應的優(yōu)點，尤其對多級泵而言，是可以使用較長或較細的軸。

　　因此，泵的口環(huán)間隙的確定要考慮Lomakin效應。

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