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高溫加氫反應進料泵的優化設計

　　泵結構及優化設計

　　1.泵結構

　　結構特征為通過外部的圓筒體和帶有一環形聯接面的泵蓋將軸向剖分的內殼體包裹在其中。在內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，內殼體僅僅承受壓縮應力。內殼體為多級串聯離心剖分式，泵的揚程主要由泵的級數來決定。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生相應的變化，可自動平衡轉子部件產生的軸向力。

　　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.聯軸器

　　2.關鍵部件的優化設計

　　(1)泵筒體設計 當1.2≤Da/Di≤1.5時(Da表示筒體外徑，Di表示筒體內徑)，筒體壁厚Se，建議按筒體內徑Di來計算并且進行網格劃分及受力分析(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，速度系數法進行校核(計算過程略)。

　　根據計算的值，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，減弱轉子穩定性。泵在運行過程中出現振動、噪聲加劇等現象，從而造成惡性循環。

　　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形面積，而這些環形面積則是由把泵隔成不同壓力區域的間隙形成的，例如在密封環(口環)、級間襯套或平衡裝置處。這個液體的流動產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為由泵送液體潤滑的多個附加內部軸承的支承形式。這種現象稱為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，泵的口環間隙的確定要考慮Lomakin效應。

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