化工自吸管道泵设计与应用

中图分类号：TQ　051．21
        文献标识码：B
        符号说明
        qV——泵额定体积流量，m3/h
        H——泵额定扬程，m
        n——泵额定转速，r/min
        NPSH——泵汽蚀余量，m
        ns——泵比转数
        Do——叶轮进口边直径，m
        D——管线直径，m
        D2——叶轮外径，m
        Ku2——叶轮出口圆周系数
        KD2——叶轮外径修正系数
        b2——叶轮出口宽度，m
        Kb2——叶轮出口宽度统计系数
        Z——叶轮叶片数
        F8——涡室最大截面面积，m2
        Fi——第i截面面积，m2
        Kv3——螺旋涡室中的流速系数
        Kf8——涡室截面修正系数
        S——回流孔面积，m2
        Ks——回流孔经验系数
        Vc——储液室体积，m3
        Vq——气液分离室体积，m3
        β1——叶轮叶片进口安放角，(°)
        β2——叶轮叶片出口安放角，(°)
        N——泵的轴功率，kW
        η——泵效率，%
        Hs——泵自吸高度，m
        ts——泵自吸时间，s
        δ——叶轮叶片厚度，m
        h1——泵进出口中心线高度，m
        h2——泵体高度，m
        d——泵进口内径，m
        C——泵进口高度裕量，m
      在化工产品的工艺炼制或转输过程中，离心泵的应用已经相当普及，但在某些负压(如铁路槽车液体的接卸，地下罐液体的倒送，海河码头液体的下卸及汽车槽罐液体的转运等)场合，由于其没有吸气排空的自吸性能，无法实现输液功能。此外，大多数化工产品均具有腐蚀性，对这些特殊的场合如采用吸空设备和输液设备联合卸液，势必增加设备投资，且操作变得复杂。而目前已经开发的卧式自吸离心泵，虽有吸空和输液功能，但无法在露天使用(无法缩短输液距离)，且又受泵房的约束，很难达到卸液的目的和效果。针对上述现状，根据用户提出的要求，笔者成功地研制开发了一种化工自吸管道泵，并获得了国家专利。现以80HGZB-80型化工自吸管道泵为例，阐述其研制和设计的特点，并介绍了在线运行的一些情况。
        1　设计要求和结构型式
        1.1　设计要求
      qV=50m3/h，H=80m，n=2950r/min，NPSH≤4m，D=80mm。输送介质为硫酸、盐酸和碱，要求泵自带自吸机构，既能自吸又能输液，泵为立式，泵进出口直径应在同一水平线上。
        1.2　结构型式
      结合普通管道泵机泵一体及自吸泵自吸机理，在考虑了腐蚀性情况后，设计了如图1所示的外混式化工自吸管道泵。设计时主要考虑：①腐蚀性介质气化因素，为保护电机的内部结构并避免污染环境，采用适用于室外使用并带法兰盘的防爆电机。②凡与液体过流接触的零件均采用0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti的抗腐蚀性材料。泵轴通过热处理达到HB269～302。③所有密封垫均采用聚四氟乙烯，螺塞以及紧固件均采用3Cr13。④泵的单向拍门采用铰链式结构，密封面材料选用聚四氟乙烯，压板采用0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti。⑤采用滚动轴承支撑轴，并将其设计在机械密封之上，隔离腐蚀介质。滚动轴承与泵轴为较大的间隙配合，方便机械密封座的拆卸、安装和维修。⑥泵密封采用耐腐蚀、耐磨损且耐中压的108u-055型机械密封。⑦泵进出口设计在同一水平线上，相错180°。⑧联轴器采用分体的刚性对开式联轴器，可以脱开电机主轴和泵轴，使之留有一轴向空间，机械密封座等零件可以取出。⑨考虑到液体不同的温度和密度，配套功率选用45kW。
        1.涡壳　2.滚动轴承　  3.储液室　4.泵  出口　5.气液分离室　6.防爆电动机　
7.泵进口　8.单向拍门　9.进口座　10.吸入  室　11.刚性对开式联轴器　12.泵轴　
13.箱体　14.机械密封座　15.机械密封　16.  泵盖　17.叶轮口环　18.离心叶轮　19.泵体
        2　工作原理
      由于吸入室和泵进出口在一定的高度，所以在启动前泵内已储有一定量液体。当泵启动后，叶轮高速旋转，在离心力作用下，将储液室和吸入管路中的空气一起吸入，气液混合物通过叶轮、隔舌和压水室扩散管被排到气液分离室中，由于流速降低，较轻气体从混合气液中分离出来，并通过泵出口逸出，而较重液体通过箱体和泵体相连通的回流孔回到涡壳，返回叶轮，重新与气体混合，继续参与排气的分离作用。依此循环，直到泵及吸入管的气体全部被排尽为止，即完成自吸过程，泵便投入正常的输液运行。