高温热水循环泵设计研究及其应用.pdf

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1、6MinMeln硅甜枣cnl&MiHclndus钟y中国水利水电科学研究院(北京100038)蔡振东大耐泵业有限公司(辽宁大连116620)张孝凤青钢钢铁公司(山东青岛266043)邢文超浙江工业大学(杭州310014)刘菲汪洋王荣【摘要】高温热水循环泵广泛应用于冶金、电力、轻纺、石油、化工、橡胶以及采暖采热等系统领域中，主要介绍了高温热水循环泵的具体结构、零件选材及应用效果。【关键词】高温热水泵结构一．前言高温热水循环泵在冶金行业中应用广泛，例如钢铁公司的转炉、加热炉的汽化冷却系统中冷却水的强制循环都用到此泵。该泵也可以用于电力、化工等行业输送高温高压的

2、热水以及类似于水的液体介质。为了提高热利用率和满足工艺流程装置的需求，目前，在国内大多采用国际上比较先进的热水强制循环形式，流程循环水的温度高、压力大，对热水循环泵的技术要求越来越高。国内很多大型企业使用由美国、德国、日本进口的高温热水循环泵产品，价格昂贵。设计研究的高温热水循环泵适用于输送高温、高压的液体，2005年获得了国家专利，完全可以替代进口产品，目前在国内很多冶金企业得到广泛的应用。二．泵的设计研究1．泵的结构高温热水循环泵的结构采用单级单吸悬臂式离心流程泵，由泵体、泵盖、叶轮、轴、轴承悬架体部件、带泵送增压机构的耐高温高压机械密封及冲洗冷却系统

3、、挠性膜片加长联轴器、泵支架及底座等主要部件组成，如图1所示。泵的设计中泵体采用径向剖分，轴向水平吸入，出口垂直吐出。支撑方式为水平中心线支撑，使泵在高温情况下热胀冷缩产生的变形及位移为最G籼趋用朝麓’’m仉e蜘x．com2叭4年第2期小。泵体、泵盖间的密封采用静密封金属缠绕垫片。热水泵的工况为高温高压，故必须平衡水泵的受力。泵体设计中，其出水流道设计成双蜗室，两个出水蜗室对称180。布置，以使泵的径向力得到平衡，叶轮设计通过平衡孔及叶轮前密封环及后密封环直径差产生的压力差来平衡泵的轴向力。冶金行业热水泵的运行工况一般为介质温度250℃，工作压力4MPa，

4、在设计泵时承压等级应为6．4MPa，耐温280℃。热水泵的泵支架中设计有水冷腔，防止泵的热量通过底座传导到电动机端，从而影响电动机正常运行。热水泵因介质温度、工作压力很高，对泵运行可靠性要求也很高，为此泵的设计转速采用1480r，min，这样有利于延长机械密封的使用寿命，提高泵的汽蚀性能，从而满足现场使用要求。泵设计中轴承箱部件是转子的支撑部分，其内装有一套径向球轴承和一对背靠背安装的推力球轴承，可承受残余径向力和轴向力，轴承采用甩油环润滑，油量适中。轴承悬架两端配有铜质挡油环和防尘盖。既可防止灰尘和水分进图1泵结构l压力表2阀门3．冷却器4．机械密封压盖

5、外接冷却水进口水口入，又可防止油泄漏，当轴承意外破裂时，它还可起到支撑作用。2．泵的密封及冷却热水泵的密封是水泵运行的关键，密封腔设在泵盖内，泵盖上机封腔外围设计有环形水冷夹套以冷却机封腔，泵的轴封为特殊设计专门用于高温高压的带泵送机构的平衡型静止式机械密封。机封摩擦副端面带有热流体动压槽，能更好地冷却、润滑密封端面。密封腔内液体通过泵送机构送到冷却器冷却后，又回到机封腔内对机械密封端面冲洗冷却，形成独特的闭式自循环系统，如图2所示，从而使密封腔内有限的液体自己循环冷却，保证了密封腔内介质温度大大降低，这样使泵在输送高温高压介质时机械密封能正常工作，延长了

6、机械密封的使用寿命和泵的检修周期。而传统的热水泵设计往往从泵出口法兰引高温热水经冷却器降温来冲洗机械密封，这时介质即使通过冷却也很难使冲洗液及密封腔温度降低多少，因此机械密封寿命很短。该热水泵采用独特的闭式自循环系统，使密封腔内自身的液体形成小循环，从而保证了密封腔内介质温度大大降低，解决了高温热水泵机械密封泄漏、寿命短的难题。——翅闷匿瞪飘萨螬r-—^＼∥／／一／／／砌KI放Y么徽蠢m辟辈璃∥旷．忝珍渤斟』§滁琴：P—‘彩越峰狲。膝挝且}II7l*硼¨I，————～拦。哪●虢征缪囊FL＼二．：f=习I_二¨。0堋p雾。0州^毒浏睽￡=：=，羚k—～乱__

7、——＼汤《』皤[，?黧岿⋯‘龄⋯。廿甾婶密j翮芦心淤／杉!么幺：黢潮麓图2机械密封冲洗示意图在轴承箱体上安装径向轴承处设计了环形水冷夹套，起隔热及冷却作用，在润滑油室的下部设置了水冷腔以冷却润滑油，从而使轴承箱具有充分的冷却系统，保证在高温条件下轴承的润滑性。轴承体同时装有透明塑料圆形油标和自动补油油杯，可以监视和控制油位。为了使泵正常工作，对轴封腔、轴承箱和泵支架均外接冷却水进行冷却，其冷却水的管路布置符合APl610规范上的附录，一般在泵上已装齐备，仅留进出口接头。热水泵采用挠性膜片加长联轴器，检修时不必拆卸，吸入或排出管路就可拆下泵的叶轮、轴、轴承及

8、密封等。3．热水循环泵主要零件的材料泵体、泵盖等承压壳体为zG23