高温加氢反应进料泵的优化设计

　　泵结构及优化设计

　　1.泵结构

　　结构特征为通过外部的圆筒体和带有一环形联接面的泵盖将轴向剖分的内壳体包裹在其中。在内外壳体之间充满着为出口压力的液体，外筒体承受膨胀应力和拉伸应力，相比之下，内壳体仅仅承受压缩应力。内壳体为多级串联离心剖分式，泵的扬程主要由泵的级数来决定。轴承支架铸造在两侧的端盖上。采用滑动轴承+滚动轴承形式;轴向力的平衡装置采用双平衡鼓形式，随着工况的变化，平衡鼓与平衡套之间的轴向间隙亦发生相应的变化，可自动平衡转子部件产生的轴向力。

　　吸入管、排出管均垂直向上布置。在不拆除外筒体及出入口管线的情况下，可以将内壳体及转子拖出。

　　1.轴承体部件 2.泵盖 3.泵出口 4.转子部件 5.筒体 6.泵吸入口 7.机械密封 8.联轴器

　　2.关键部件的优化设计

　　(1)泵筒体设计 当1.2≤Da/Di≤1.5时(Da表示筒体外径，Di表示筒体内径)，筒体壁厚Se，建议按筒体内径Di来计算并且进行网格划分及受力分析(计算过程略)。

　　(2)叶轮出口宽度b2 叶轮采用相似换算法进行叶轮设计，速度系数法进行校核(计算过程略)。

　　根据计算的值，同时为了保证扬程，叶轮(含首级)取Dh=89.3mm，D2=310mm，Dj=120mm。考虑到比转速比较低，泵效率的要求比较高，b2计算开口值b2=Kb2(Q/n)1/3= Kb2(ns/100)5/6=4.5，考虑热加工等工艺条件，实际开口取8mm。

　　(3)导叶流道 分段式多级串联泵，从叶轮出来的液体依靠导叶收集输送到下级叶轮的进口，因此对导叶总的要求是：在其收集和输送液体过程中要求损失较小，并且使液体均匀地进入下级叶轮;导叶的水力损失在多级泵中所占的比例较大，合理地设计导叶和加工制造非常重要。

　　(4)轴径的确定 多级串联式离心泵的转子都存在一定程度的挠度，挠度会因泵轴长度、直径和转子质量而变化。

　　对于串联式多级泵，轴承跨距大(由于没有中间衬套)，为了降低ISF值，一定要加大轴径，由此会使泵效率降低，汽蚀升高，所以轴径不能无限放大。

　　(5)口环间隙与Lomakin效应对于输送介质温度T=200℃的加氢反应进料泵，密封环的间隙值要基于轴的挠度值来确定。不能将其间隙过度放大，否则会造成该泵流量、扬程等性能下降;同时还会由于密封环间隙过大，造成Lomakin效应的丧失。尤其是在输送烃类介质(密集程度低、低豁度)的情况下，这种情况的应用会影响Lomakin效应，减弱转子稳定性。泵在运行过程中出现振动、噪声加剧等现象，从而造成恶性循环。

　　所谓的Lomakin效应，在实际泵的正常运行中，转子是浸没在泵送液体中的，液体流过一个或多个小的环形面积，而这些环形面积则是由把泵隔成不同压力区域的间隙形成的，例如在密封环(口环)、级间衬套或平衡装置处。这个液体的流动产生了所谓的流体动力轴承效应，而且实际上把转子从两个泵外轴承支承的形式转变为由泵送液体润滑的多个附加内部轴承的支承形式。这种现象称为Lomakin效应。

　　由于Lomakin效应的结果，轴在运行中的挠度要比其在空气中运行时的挠度有所减小，这种效应的优点，尤其对多级泵而言，是可以使用较长或较细的轴。

　　因此，泵的口环间隙的确定要考虑Lomakin效应。

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