小型鍋爐給水泵的優(yōu)化設(shè)計

1、34工業(yè)鍋爐2006年第1期(總第95期)文章編號:100428774(2006)01234202小型鍋爐給水泵的優(yōu)化設(shè)計劉殿魁(北京水神科技開發(fā)中心,北京100089)摘要:介紹了一種與現(xiàn)在多級離心泵完全不同的小型鍋爐(10t/h以下)給水泵樣的低比轉(zhuǎn)數(shù)(ns20)條件下,比現(xiàn)有多級離心泵的水力效率可提高8%。的大幅度下降,其造價比現(xiàn)有多級離心泵低10%以上,中推廣。關(guān)鍵詞:鍋爐給水泵;畢托泵;效率中圖分類號:TK229.6+6:B作者簡介:劉殿魁,1961年畢業(yè)于清華大學(xué)動力系,退休前為IofLowerBoilerFeedPumpLIUDian-kui(BeijingRainbowHigh

2、-TechnologyDevelopmentCenter,Beijing100089,China)Abstract:Aimproveddesignoflowerboilerfeedpump(10t/h),whichisdifferentremark2ablyfrommulti-stagecentrifugalpumpispresented.TheefficiencyofPitottubepumpis5%8%中國科學(xué)院研究員。1986年作者提出了“葉輪機械內(nèi)含射流尾跡的完全三元流動解法”,此原理運用于多種離心泵,使泵效率提高至4%8%。作者曾獲得過中國科學(xué)院、北京市科higherthanwhic

3、hofcentrifugalpumpunderthesamelowspecificspeed(ns20).Sincethestruc2技進步獎并取得了中美國的有關(guān)專利。tureandtheweightdramaticallydrop,itscostisover10%lowerthanmulti-stagecentrifugal國、pump,distinctlybetterinitsperformanceandprice,itisutterlyworthtobeextendedandemployed現(xiàn)在為北京水神科技開發(fā)中心主持新產(chǎn)品inlowerboiler-feedpump.Keywords

4、:boilerfeedpump;pitottubepump;efficiency研發(fā)工作。1前言據(jù)統(tǒng)計,我國在用的工業(yè)鍋爐以中小型為主。2003年統(tǒng)計在用的48萬臺鍋爐中,小于2t/h的占35%,210t/h的占60%,每年消耗2億t標(biāo)準(zhǔn)煤,是耗能大戶,提高此類鍋爐的效率是關(guān)系節(jié)能的大事,提高鍋爐給水泵效率也將是一個有效途徑。因為此類小型鍋爐配套的多級離心泵,單級揚程325m(D型,DG型多級泵)的設(shè)計流量最小為613m/h。3而其實際真正的泵最佳效率流量10m/h。由于葉輪流道難以做到更小,因而實際工作的泵效率通常為30%40%。為了提高水力效率,一個辦法是降低單級泵的揚程,如812m,這樣

5、要達到200m的揚程就需要采用2025級的多級泵,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,長度增加。目前采用較多的沖壓焊接鋼板葉輪(如LG型泵)又使泵的價格大幅度上升。迄今為止,設(shè)收稿日期:2005210224計制造超低比轉(zhuǎn)數(shù)(ns20)的高效率離心泵仍然是泵行業(yè)無法解決的一個難題。1本文介紹的小流量高揚程立式單級泵,就是為解決這一矛盾而出現(xiàn)的優(yōu)化設(shè)計方案。2畢托泵的基本原理1923年,Krogh就提出了畢托泵的構(gòu)想,直到1981年,Erickson提出了畢托泵專利才制造出了真正在工業(yè)部門實用的畢托泵。美國制造商把這種泵命名為Roto-Jet泵(譯為旋噴泵)。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。2圖1畢托泵結(jié)構(gòu)簡圖輔機技術(shù)小型鍋爐給水泵的優(yōu)

6、化設(shè)計該泵水力部分僅有轉(zhuǎn)子和畢托管兩個,可謂世上結(jié)構(gòu)最簡單的泵。轉(zhuǎn)子裝在后泵體的軸承上,由電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn),為了提高泵揚程,必要時要提高泵的轉(zhuǎn)速,在泵轉(zhuǎn)子軸和電機軸之間接入增速皮帶裝置或增速齒輪箱。圖1中并未表示這些驅(qū)動部件。前泵體內(nèi)固定著一個畢托管,畢托管立管位于轉(zhuǎn)子中央,畢托管管孔處于轉(zhuǎn)子內(nèi)腔的最大半徑處,其導(dǎo)出橫管固定在前泵體上,前泵體也是泵的入口和出口腔體,在轉(zhuǎn)子入口和前泵體之間裝有機械密封。泵的工作原理如下:水從前泵體進水口進入轉(zhuǎn)子的前半部,該處為槽道組成的轉(zhuǎn)子盤,實質(zhì)上相當(dāng)于一個閉式離心泵葉輪,離心力作用下增壓,在此空腔(轉(zhuǎn)子鼓)內(nèi),的旋轉(zhuǎn),正面沖入畢托管,即所謂“流動滯止”效應(yīng),因而

7、水的壓力會進一步大幅度提高,這部分水在畢托管內(nèi)經(jīng)其橫管流出。從結(jié)構(gòu)看出其特點:(1)高壓出水段,因畢托管是固定在前泵體上的,故無需動密封裝置,僅需在轉(zhuǎn)子進口處加裝機械密封,因轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),而前泵體固定,期間必須用動密封防止泄漏,但進口一般壓力很低,這就大大降低了密封的難度。(2)由于轉(zhuǎn)子內(nèi)的液體的高壓除了畢托管和進水之間的通道外均為“內(nèi)力”,轉(zhuǎn)子類似于一個高壓容器,不存在很大的軸向力,因而它無需多級離心泵中必須設(shè)置的平衡盤(鼓)。這大大減少了運行中的隱患和維修工作量。(3)流出的水量大小由畢托管管孔和沖入管孔的流速所決定,管孔可以作到足夠的小,比起離心泵的葉輪出口截面可以小許多倍,因而實現(xiàn)小流量的

8、優(yōu)化設(shè)計無任何難度。由于除旋轉(zhuǎn)離心效果外,還增加了滯止沖壓的增壓作用,所以其泵揚程大大高于普通離心泵(在轉(zhuǎn)子同樣的外徑及同樣的轉(zhuǎn)速條件下)。因而在小流量、高揚程超低比轉(zhuǎn)數(shù)情況下,水力效率會明顯高于離心泵。當(dāng)然上述優(yōu)點均是針對超低比轉(zhuǎn)數(shù)泵而言的,若比轉(zhuǎn)數(shù)大,或者流量大而揚程不高,則仍然應(yīng)選用普通離心泵,因滯止增壓是以犧牲部分水力效率為代價的。畢托泵在其使用范圍內(nèi)水力效率最高不超過60%。2立式高壓泵12泵體22進水口32出水口42電機軸52電機62填料72填料壓蓋82護板92轉(zhuǎn)子盤102轉(zhuǎn)子112畢托管122聯(lián)軸器35其原理仍為畢托泵,但為了降低制造成本,便于維護,更適用于量大面廣的小型鍋爐給水

9、泵,所以作了下述多項改進。(1)泵改為立式管道泵型式,這樣不但占地面積小,減輕結(jié)構(gòu)重量,而且便于安裝、檢修。(2)密封改為軟填料,這不但降低了造價,更重要的是容易維修。填料壓蓋可以很方便地在打開護板8之后進行調(diào)整,乃至更新填料而不動聯(lián)接的管道。圖1中的畢托泵,要更換機械密封必須拆開前泵體,由于畢托管又含在轉(zhuǎn)子內(nèi),無法同時拆出,所以更換密封時無專用工具和較高技術(shù)水平的鉗工,是無法進行的,而且此時必須卸開聯(lián)接的管道,管道內(nèi)的高壓水會有部分散流現(xiàn)場。(3)取消了軸承箱。由于轉(zhuǎn)子由圖1的兩軸承支撐外懸式改為立式懸掛,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的動平衡狀態(tài)大為改進,因而大大減輕了軸承負(fù)荷,此處取消了軸承箱,用電機軸直聯(lián)

10、轉(zhuǎn)子,大大降低了整機造價。電機采用專用的管道泵電機,允許轉(zhuǎn)子承受300kg以上的軸向力。由于畢托泵水力軸向力極小,僅為轉(zhuǎn)子自重形成的軸向力,所以運行的可靠性是有保證的。4與現(xiàn)有多級離心泵比較及應(yīng)用前景以4t/h鍋爐給水泵為例,揚程要求100m,則需配用DG6-25×4多級泵,泵實際工作的流量Q=34m/h時,泵效率僅為E=35%,配套電機采用7.5kW功率的電機。而本型泵同樣流量Q=4m/h,揚程H=100m,泵效率為E=45%,配套電機可減為4kW。其節(jié)能效果明顯。泵的重量則由100kg下降至60kg,其性價比的差異是非常明顯的。3此型泵現(xiàn)已形成流量Q=1、2、4、8、10、12m

11、/h,33立式高壓泵的技術(shù)特點中給出的立式高壓泵(更適合用于小型鍋爐給水泵),其結(jié)構(gòu)如圖2所示。文獻136工業(yè)鍋爐2006年第1期(總第95期)文章編號:100428774(2006)01236204小R彎管制造工藝探討陳全,程斌(南通萬達鍋爐股份有限公司,南通226005)摘要:文章介紹了在普通彎管機上彎制小R彎管的工藝方法及模具結(jié)構(gòu)藝試驗,針對小R彎管計算的常規(guī)公式和經(jīng)驗公式進行了修正,。無小R彎管專用設(shè)備的廠家,更具指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞:小R彎管;工藝方法;模具中圖分類號:TK226文獻標(biāo)識碼:B第一作者:陳全(1968-),1987年畢業(yè)于上DiscussiofSmallRBendProd

12、ucingCHENQuan,CHENGBin(NanTongWandaBoilerCo.Ltd,Nantong226005,China)海機械學(xué)院機械設(shè)計與制造專業(yè),高級工程師,南通萬達鍋爐股份有限公司技術(shù)中心從事工藝裝備設(shè)計工作。Abstract:ThepaperintroducestechnologymeansandformworksstructureofproducingsmallRbendbythecommonbender。Byplentyoftechnologytext,makesprogressinnaturalformulaandexperienceformulaforsmall

13、Rbend,havingreferencevalue。Ithasinstructionmeaning,especiallyforsomefactoriesthathavenospecialequipmentofsmallRbend。Keywords:smallRbend;technologymeans;formwork1前言過熱器和再熱器都是鍋爐中用于提高蒸汽溫度的部件,隨著鍋爐容量增大、蒸汽初參數(shù)提高,過熱器的作用更顯重要,并在很大程度上影響著鍋爐的經(jīng)濟性和運行安全性。通常過熱器的受熱面由大量平行連接的蛇行管組成,一般管子外徑為<3257,同時為使過熱器結(jié)構(gòu)尺寸緊湊、鋼耗量小、經(jīng)濟性好

14、,在實際生產(chǎn)中,厚壁管、小R彎管的情況越來越多,本廠涉及到大量的<38×4、R=50;<32×4、R=45及<42×4、R=60等管子彎制。目前,大型鍋爐生產(chǎn)廠家,均有小R彎管專用設(shè)備,而本廠現(xiàn)有設(shè)備中,只有<60、<108、<159三種類型的彎管機,其中<60彎管機的最小彎曲半徑為R72,彎曲中心高度為52,我們在利用現(xiàn)有設(shè)備的收稿日期:2005205213基礎(chǔ)上,通過生產(chǎn)實踐,實現(xiàn)了小R彎管的工藝方法。2小R彎管的工藝參數(shù)通常小R彎管是指鋼管彎曲半徑與管徑之比小于等于1.5的彎管。2.1工藝參數(shù)小R彎管冷彎工藝參數(shù)包括彎頭最小相對彎曲半徑Rxmin、外壁允許減薄率b、彎頭橢圓率a、回彈前彎曲角等,這些參數(shù)將直接影響到鋼管彎曲后的質(zhì)量,嚴(yán)格控制這些參數(shù),具有十分重要的意義。(1)最小相對彎曲半徑Rxmin當(dāng)彎曲半徑小到某一極限值時,彎管過程被破壞,彎頭外側(cè)破裂或失穩(wěn)起皺。因此,設(shè)計的管子彎曲半徑不能小于最小相對彎曲半徑