旋殼泵原理與特點(diǎn)

1、 一種全新概念、全新結(jié)構(gòu)、高壓力、高效節(jié)能、高可靠性的泵類產(chǎn)品旋旋 殼殼 泵泵江蘇海獅泵業(yè)制造有限公司離心泵的工作原理v離心泵的工作原理是，液體經(jīng)過葉輪時(shí)動(dòng)量矩增大，再通過渦殼或?qū)~將部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓力能。旋殼泵的原理v輸送的液體通過聯(lián)接頭的進(jìn)液部分進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓外蓋的葉片部分。v液體隨葉片高速旋轉(zhuǎn)獲得動(dòng)能，沿軸向進(jìn)入轉(zhuǎn)子內(nèi)腔。v液體與轉(zhuǎn)子作同步高速旋轉(zhuǎn)。v液體沿切向進(jìn)入集液管并進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)子內(nèi)液體的勢(shì)能、動(dòng)能轉(zhuǎn)換壓力能。v液體通過出液管流入工藝管線。旋殼泵的結(jié)構(gòu)圖 轉(zhuǎn)子部件定子部件密封部件軸承座部件 化工、石油化工企業(yè)對(duì)泵的要求一、基本要求v必須滿足流量、揚(yáng)程、壓力、溫度、汽蝕余量等工藝參數(shù)

2、的要求；v必須滿足介質(zhì)特性的要求；v必須滿足現(xiàn)場(chǎng)的安裝要求。二、使用要求v高可靠性：運(yùn)行安全、連續(xù)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)；v高效率，運(yùn)行成本低；v結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易損件少，維修方便；v性能調(diào)節(jié)方便，適應(yīng)于工藝調(diào)整的需要。小流量、高揚(yáng)程泵的選用工藝流程中需要大量的特低比轉(zhuǎn)數(shù)（流量值相對(duì)于揚(yáng)程值很?。┍茫F(xiàn)在大多采用：v多級(jí)泵v高速泵v柱塞泵 這些泵均能滿足流程的基本需要，但在可靠性、節(jié)能、維修方便性等方面并不盡如人意。 我們簡(jiǎn)單分析如下：多 級(jí) 泵v結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多級(jí)葉輪、導(dǎo)葉串聯(lián)安裝，承受高壓零件多，面積大；v兩套機(jī)械密封，高壓端平衡盤、平衡套磨損后，機(jī)械密封承受壓力高；v雙支撐結(jié)構(gòu)，軸承位于泵的兩端，一旦葉輪腐蝕

3、、磨損或平衡盤、平衡套磨損，軸承受力大；v流量小時(shí)效率較低；v易損件多，備件量大，費(fèi)用高；v維修麻煩、維修時(shí)間長(zhǎng)；v流量揚(yáng)程變化大時(shí)，需更換新泵。 高 速 泵v承受高壓部位面積大；v結(jié)構(gòu)復(fù)雜；v效率低；v密封壽命短；v軸承壽命短；v軸承的潤(rùn)滑、冷卻系統(tǒng)復(fù)雜；v易損件多，維修費(fèi)用高；v維修困難；v工藝上偏大流量運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行不穩(wěn)定。 柱 塞 泵v出口有壓力脈動(dòng)、噪聲大、體積大；v采用填料密封，不能適用有毒、易燃、易爆的介質(zhì)；如采用隔膜泵雖解決了泄漏問題，但隔膜片極易破裂且檢修頻繁。v維修困難，費(fèi)用高。 旋殼泵高速泵、多級(jí)泵、柱塞泵的替代產(chǎn)品 鑒于目前國(guó)內(nèi)特低比轉(zhuǎn)數(shù)泵存在的缺點(diǎn)，江蘇海獅泵業(yè)制造有限

4、公司在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，歷時(shí)6年，經(jīng)過大量的研究試驗(yàn)，開發(fā)了HXK系列高壓、高效節(jié)能旋殼泵，并于2006年12月9日通過了中石化重大裝備國(guó)產(chǎn)化辦公室組織的鑒定。 旋 殼 泵 概 述v全新的設(shè)計(jì)理念v全新的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)v更高的效率 v更高的可靠性v更低的運(yùn)行成本v更方便的維護(hù) 全新的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)v機(jī)械密封密封進(jìn)口液體，只承受進(jìn)口壓力；v整個(gè)外部構(gòu)件的高壓段只有聯(lián)接頭的出液部分和出液管；v介質(zhì)不可能進(jìn)入軸承箱體；v結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 更高的效率v對(duì)于相同流量、揚(yáng)程的旋殼泵、高速泵、多級(jí)泵，在流量低于6m3/h的情況下，旋殼泵的效率比高速泵高一倍，比多級(jí)泵高20%；在流量6m3/h16m3/h的情況下，旋殼泵的效率比

5、高速泵高20%以上，和多級(jí)泵持平。流量大于25m3/h時(shí)，效率與多級(jí)泵持平。v在四川內(nèi)江天科有二臺(tái)輸送苯、甲苯、二甲苯混合液的泵，流量5m3/h、揚(yáng)程460m。分別有我們的旋殼泵、其他企業(yè)的多級(jí)泵、高速泵參與競(jìng)標(biāo)。配套電機(jī)分別為30kW、55kW、75kW。雖然我們的價(jià)格相對(duì)高一些，當(dāng)用戶通過運(yùn)行成本分析。與其它泵相比，一年可節(jié)電2036萬度。光從節(jié)約的電費(fèi)一年就可以收回全部投資。旋殼泵、高速泵、多級(jí)泵的效率比較性能范圍旋殼泵高速泵多級(jí)泵Q:4m3/h H:120500m時(shí)40%1724%3133%Q:6m3/h H:120500m時(shí)4248%2430%3645%Q:10m3/h H:1205

6、00m時(shí)5060%3540%4050%Q:16m3/h H:120500m時(shí)60%4347%55%Q:6m3/h H:4001400m時(shí)3740%2024%Q:10m3/h H:4001400m時(shí)4650%2833%Q:16m3/h H:4001400m時(shí)4850%3641%Q:2540m3/h H160m時(shí)52%52%Q:40-110m3/h H400m時(shí)55%55%更高的可靠性v具有比高速泵更低的轉(zhuǎn)速v密封更為可靠v更長(zhǎng)的軸承壽命v更平穩(wěn)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能v更長(zhǎng)的整機(jī)壽命比高速泵的轉(zhuǎn)速更低性能范圍旋殼泵高速泵H=140400m29504858580010900H=300800m2950485891

7、0016900H=8001600485864001430022700密封更為可靠v密封的壽命在同等的冷卻潤(rùn)滑條件下，主要取決于摩擦副的PV值（P：機(jī)封承受的壓力、V：摩擦副的線速度。）v旋殼泵密封只承受進(jìn)口壓力，轉(zhuǎn)速比高速泵低得多。v高速泵密封只承受進(jìn)口壓力，轉(zhuǎn)速比旋殼泵、多級(jí)泵高得多。v多級(jí)泵需采用兩套密封分別對(duì)泵的進(jìn)、出部位進(jìn)行密封，轉(zhuǎn)速低，但出口部位的密封承受比旋殼泵、高速泵高得多的壓力。v旋殼泵的PV值遠(yuǎn)低于高速泵、多級(jí)泵，密封預(yù)期壽命25000小時(shí)以上，高速泵、多級(jí)泵的密封預(yù)期壽命8000小時(shí)左右。 更長(zhǎng)的軸承壽命v在同等的潤(rùn)滑條件下，軸承的壽命取決于軸承的受力、泵速度、泵本身產(chǎn)生的

8、污染。v旋殼泵轉(zhuǎn)速低、基本上沒有軸向力，沒有不平衡徑向力，密封、殼體損壞時(shí)介質(zhì)不可能進(jìn)入軸承箱。v高速泵軸承的速度高，密封的泄漏（一般有小于每小時(shí)3ml的泄漏，該泄漏為肉眼不可見汽相）進(jìn)入軸承箱，時(shí)間長(zhǎng)齒輪磨損易造成軸承損壞。v多級(jí)泵軸承承受較高的軸向力及不平衡徑向力。 更平穩(wěn)的運(yùn)行特性v旋殼泵、多級(jí)泵的揚(yáng)程特性從大流量到關(guān)死點(diǎn)為連續(xù)上升的曲線。在管道特性發(fā)生變化時(shí)，運(yùn)行都穩(wěn)定。v高速泵的特性曲線為一個(gè)窗口，在泵的喉部流速等于葉輪外周液體的旋轉(zhuǎn)速度時(shí)，揚(yáng)程從正常揚(yáng)程立即降到零。在流量偏大時(shí)，運(yùn)行不穩(wěn)定。v多級(jí)泵在更換轉(zhuǎn)子部件后，由于很多用戶不具備做動(dòng)平衡的條件，泵易產(chǎn)生振動(dòng)。 更低的運(yùn)行成本v

9、在小流量情況下、旋殼泵具有比高速泵、多級(jí)泵高得多的效率，節(jié)電明顯。v旋殼泵軸承、密封壽命長(zhǎng)，連續(xù)運(yùn)行周期長(zhǎng)。v旋殼泵易損件少，維護(hù)費(fèi)用低。旋殼泵、高速泵、多級(jí)泵易損件比較旋殼泵高速泵多級(jí)泵備件名稱機(jī)械密封機(jī)械密封機(jī)械密封O型圈墊片墊片葉輪葉輪齒輪軸套軸套平衡盤O型圈密封環(huán)易損件少多多維修簡(jiǎn)單復(fù)雜很復(fù)雜旋殼泵、高速泵、多級(jí)泵的通用性比較旋殼泵高速泵多級(jí)泵結(jié)構(gòu)3個(gè)軸承架、12個(gè)集液管可覆蓋0.5110m3/h、801900m的性能范圍不同的轉(zhuǎn)速需不同的齒輪箱，規(guī)格多。不同的流量需不同的葉輪、導(dǎo)葉。不同的揚(yáng)程需不同數(shù)量的葉輪。流量變化只需換集液管換泵換泵揚(yáng)程變化改變轉(zhuǎn)速換泵換泵旋殼泵的理論及高效率的

10、原因v從關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程的回收來看，旋殼泵的Ht=(0.970.98)u22/g，而離心泵、高速泵的Ht=(0.60.7) u22/g。v我們通過泵在運(yùn)行工程中的損失來說明為什么旋殼泵的效率高于高速泵。v離心泵的損失由以下幾部分組成 一.機(jī)械損失 1. 主要是軸承、密封等部位的摩擦損失。這一點(diǎn)旋殼泵和高速泵、離心泵基本相同。 2.圓盤磨擦損失。 對(duì)殼體不旋轉(zhuǎn)的泵，摩擦損失功率Pmn3ra5,而旋殼泵只有集液管很少的表面積與液體進(jìn)行摩擦，且這一表面可以拋光成鏡面。所以旋殼泵的圓盤磨擦損失要低得多。 二、容積損失 主要是葉輪密封環(huán)的泄漏，多級(jí)泵的級(jí)間泄漏、平衡盤的泄漏等。這一點(diǎn)，旋殼泵的損失是很小的。旋

11、殼泵的理論及高效率的原因（二）v水力損失 泵水力損失發(fā)生在整個(gè)泵從進(jìn)口到出口過流部件的水力損失，它由沿程損失、邊界層分離、彎道中的流動(dòng)和二次流等組成。旋殼泵的主要損失產(chǎn)生于集液管中的水力損失。v綜上所述，旋殼泵高的速度頭與壓力頭的轉(zhuǎn)換、低的摩擦損失，是旋殼泵在中等速度下產(chǎn)生高揚(yáng)程并具有高效率的原因。典型的性能曲線HXK400S2 由于旋殼泵和離心泵不同，不可能通過切割葉輪來改變泵的性能參數(shù)，為了提高通用性，我們采用改變轉(zhuǎn)速的方法來改變泵的性能范圍。增速方式及優(yōu)缺點(diǎn)1、皮帶輪增速：功率小于55kW時(shí)考慮。 這種方式流量、揚(yáng)程相對(duì)固定，價(jià)格較低。如工藝要求調(diào)節(jié)性能，和離心泵一樣，需調(diào)節(jié)泵的出口閥門

12、。2、變頻器及普通電機(jī)：轉(zhuǎn)速小于3500 r/min 變頻器及高頻電機(jī)：轉(zhuǎn)速大于3300r/min 這種方式性能調(diào)節(jié)方便，特別是在工藝設(shè)計(jì)時(shí)為了保證調(diào)節(jié)閥的可調(diào)節(jié)性，泵的揚(yáng)程一般都留有20%的調(diào)節(jié)余量。運(yùn)行時(shí)通過變頻調(diào)節(jié)，可以穩(wěn)定在需要的工況點(diǎn)運(yùn)行，節(jié)約能源。缺點(diǎn)是價(jià)格較高。3、增速箱：功率大于55kW。 這種方式流量、揚(yáng)程相對(duì)固定，價(jià)格相對(duì)較低。如工藝要求調(diào)節(jié)性能，和離心泵一樣，需調(diào)節(jié)泵的出口閥門。旋殼泵的典型安裝配置圖旋殼泵在低汽蝕余量情況下的應(yīng)用 受泵進(jìn)口段結(jié)構(gòu)尺寸限制，流量50 m3/h以后，NPSHr達(dá)到7 m以上，100 m3/h以后，NPSHr達(dá)到1030 m。 在皮托管泵的進(jìn)口

13、串聯(lián)一臺(tái)流量相同的離心式增壓泵，使皮托管泵的進(jìn)口壓力增大，即提高NPSHa（NPSHr+1m），泵就不汽蝕了。 旋殼泵的制造材料1、集液管 ： 高強(qiáng)度高硬度的沉淀硬化型不銹鋼 17-4PH 316L(轉(zhuǎn)速相對(duì)較低時(shí))、哈氏C-2762、轉(zhuǎn)鼓、聯(lián)接頭、出液管等過流部件：CS、304、304L、316、316L、CD4MCu、CA-6NM3、軸承架：CS4、軸：ANSI4140 （42CrMo）主要的分供方1、軸承：SKF、NSK2、電機(jī) 普通高頻電機(jī)：佳木斯和南陽(yáng)電機(jī)有限公司的高頻防爆電機(jī)3、機(jī)械密封 四川日機(jī)密封有限公司 浙江嘉善城西機(jī)械密封件廠 上海博格曼有限公司旋殼泵型譜旋殼泵性能參數(shù)表泵

14、型號(hào)流量 QM3/h揚(yáng)程 H m最高點(diǎn)效率 %轉(zhuǎn)速 nr/min汽蝕余量 NPSHrmHXK200-S10.548022040290048500.81.2HXK200-S2188022045290048500.81.2HXK300-S01513542040290048501.31.8HXK300-S11813543050290048501.31.8HXK300-S221713542055290048501.43.6HXk300-S322213542058290048501.64.0HXK300-D133813542058290048501.64.3HXK400-S131530019004229

15、0068001.12HXK400-S2428300160051290064001.43.8HXK400-S31045300140055290062001.65HXK400-S410643001200562900570026HXK400-D1201103001100582900560029 中國(guó)石化集團(tuán)重大裝備國(guó)產(chǎn)化辦公室于2006年12月9日組織對(duì)我公司高壓、高效節(jié)能旋殼泵進(jìn)行了鑒定 鑒定證書鑒定意見 鑒定委員會(huì)名單 旋殼泵使用范圍v造紙、紙漿v食品v化工、石油化工v石油精煉v礦山v汽車v鋼鐵v能源v海水淡化v水注射v電力中國(guó)石化集團(tuán)清江石化計(jì)量隔膜泵改造圖片金陵石化眾多多級(jí)泵及柱塞泵改造圖片

16、云南沾化軸封水多級(jí)泵改造圖片內(nèi)江天科化工苯加氫項(xiàng)目計(jì)量柱塞往復(fù)泵改造圖片成都宇源化工甲醇項(xiàng)目四柱塞往復(fù)泵改造圖片 重慶江北化肥廠多級(jí)泵改造圖片內(nèi)江天科化工苯加氫項(xiàng)目多級(jí)泵及計(jì)量柱塞泵改造圖片應(yīng)說明的幾個(gè)問題v由于集液管材質(zhì)的限制，不宜輸送強(qiáng)腐蝕介質(zhì)。v由于集液管內(nèi)過流斷面較小，不宜輸送含硬顆粒介質(zhì)或粒徑大于1mm的軟性介質(zhì)。v泵的最高進(jìn)口壓力不宜超過1.4MPa。v一般使用溫度為120以下，采取沖洗冷卻措施及使用Kalrez “O”形圈，使用溫度可達(dá)288 v由于未查到國(guó)內(nèi)外有關(guān)粘度對(duì)旋殼泵性能的影響及換算方式，我公司尚未進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，高粘度介質(zhì)還不宜批量使用。v為準(zhǔn)確選用密封及“O”形圈。如

17、需要選用旋殼泵，請(qǐng)?zhí)峁┰敿?xì)的介質(zhì)、工況條件及性能參數(shù)。下一步研究的工作v解決集液管內(nèi)部的拋光工藝，爭(zhēng)取將效率提高35個(gè)百分點(diǎn)。v對(duì)轉(zhuǎn)子外蓋的流道進(jìn)行研究，提高泵在大流量的抗汽蝕性能。v進(jìn)行粘度對(duì)性能的影響試驗(yàn)，確定粘性介質(zhì)對(duì)流量、揚(yáng)程、效率的換算數(shù)據(jù)。我公司的其它產(chǎn)品vHZA、HZAO、HZE、HZEO系列API610標(biāo)準(zhǔn)化工流程泵vHCZ、IH系列ISO標(biāo)準(zhǔn)化工離心泵vQXP系列小流量、高揚(yáng)程切線流泵vAY系列單、雙級(jí)離心油泵vHLD系列單支管長(zhǎng)軸立式泵vFY系列立式液下泵vHZX系列懸掛式蒸發(fā)循環(huán)泵vCQB系列磁力驅(qū)動(dòng)泵vWFB系列立式無密封自控自吸泵vHZB系列臥式自吸式化工離心泵vG型

18、螺桿泵v管道泵、齒輪泵、塑料泵、紙漿泵、保溫泵等API610標(biāo)準(zhǔn)石油化工流程泵HZA、HZAO、HZE、HZEO系列 流量：32600m3/h揚(yáng)程：4250m使用溫度：HZA、HZAO系列 -20+180 HZE、HZEO系列 -70+450 使用壓力： HZA、HZAO系列 2.5MPa HZE、HZEO系列 5.0MPa HZA（O）系列產(chǎn)品執(zhí)行API610（美國(guó)石油學(xué)會(huì)離心泵規(guī)范）標(biāo)準(zhǔn)，性能穩(wěn)定可靠；HZA（O）系列泵泵體為腳支撐，可以承受來自外界載荷直接傳給基礎(chǔ)。 HZE(O)系列產(chǎn)品執(zhí)行API610 8th標(biāo)準(zhǔn)、泵殼采用中心支撐方式，消除了由于高溫膨脹對(duì)中心高的影響，保證本和電機(jī)的同

19、軸度。 軸承潤(rùn)滑方式為稀油潤(rùn)滑，由恒位油杯控制油位，充分保證軸承在良好潤(rùn)滑狀態(tài)下工作，使軸承具有最佳使用壽命。葉輪為閉式、開式、半開式葉輪，由背葉片或平衡孔平衡軸向力，殘余軸向力由軸承平衡。 上述泵設(shè)計(jì)壽命25年，連續(xù)運(yùn)行壽命3年。HCZ系列化工流程泵流量：62000m3/h揚(yáng)程：3160m設(shè)計(jì)壓力：2.5MPa HCZ系列標(biāo)準(zhǔn)化工泵是臥式、單級(jí)、單吸離心泵，其尺寸和性能符合DIN24256/ISO2858標(biāo)準(zhǔn)。其性能范圍包括了IH系列標(biāo)準(zhǔn)化工泵所有性能，其效率、汽蝕性能等指標(biāo)均超過了IH型泵，可與IH型泵進(jìn)行單機(jī)互換，適用于輸送低溫或高溫液體；中性或有腐蝕性液體；清潔或內(nèi)含有固體顆粒的液體

20、。 HCZ系列泵泵體為腳支撐，可以承受來自外界載荷直接傳給基礎(chǔ)。軸承潤(rùn)滑方式為稀油潤(rùn)滑，由恒位油杯控制油位，充分保證軸承在良好潤(rùn)滑狀態(tài)下工作，使軸承具有最佳使用壽命。葉輪為閉式、開式、半開式葉輪，由背葉片或平衡孔平衡軸向力，殘余軸向力由軸承平衡 。 該系列泵采用高可靠性重軸結(jié)構(gòu)。QXP系列小流量、高揚(yáng)程切線流泵 流量：0.115m3/h 揚(yáng)程：16120m 設(shè)計(jì)壓力：1.6MPa QXP系列切線流泵采用專利技術(shù)（專利號(hào)：02257686.X）設(shè)計(jì)制造的一種單級(jí)單吸部分流泵。該泵針對(duì)小流量、高揚(yáng)程，特別是含固介質(zhì)容易磨損的工況而設(shè)計(jì)。 QXP系列泵從零流量至設(shè)計(jì)點(diǎn)變化時(shí)，其揚(yáng)程為一恒定值，適用于

21、各種要求泵具有自調(diào)特性的工藝流程。 QXP系列泵采用開式星型葉輪，其葉輪對(duì)前后蓋板的間隙不敏感。當(dāng)由于介質(zhì)腐蝕磨損造成間隙增大時(shí)，泵的性能基本保持不變。WFB系列無密封自控自吸泵 流量：0.756858m3/h揚(yáng)程：8200m自吸高度：3.56m WFB 系列無密封自控自吸泵，是填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白的首創(chuàng)產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有耐溫、耐壓、耐磨 一次引流 、 終身自吸 等多種功能。 采用連環(huán)式多面離心密封裝置 ，革除了傳統(tǒng)水泵的填料密封、機(jī)械密封、徹底制服了 跑、冒、滴、漏 ，是替代原各種長(zhǎng)軸液下泵、潛水泵、潛污泵等最理想的設(shè)備。 目前主要生產(chǎn)不銹鋼、增強(qiáng)聚丙烯、鑄鋼、鑄鐵等多種材質(zhì)的系列整機(jī) 。 HLD系列

22、長(zhǎng)軸離式泵流量：105040m3/h揚(yáng)程：13140m液下深度：13m HLD系列立式多級(jí)長(zhǎng)軸液下泵采用浸沒式葉輪，立式安裝。它具有結(jié)構(gòu)緊湊，工作平穩(wěn)，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，占地面積小，通用化，標(biāo)準(zhǔn)化程度高的優(yōu)點(diǎn)。是我公司吸收了世界發(fā)達(dá)國(guó)家立式長(zhǎng)軸泵設(shè)計(jì)和制造的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，為適應(yīng)我國(guó)市場(chǎng)需求研制和發(fā)展的先進(jìn)成熟的系列產(chǎn)品。 該產(chǎn)品具有工業(yè)給排水：城市飲用水，生活消防及江，河，湖，海取水等多種用途。適合冶金，礦山，化工造紙，水電站，火電站等工農(nóng)場(chǎng)所。FY系列液下泵流量：流量：1.62600m3/h揚(yáng)程：揚(yáng)程：4132m液下深度：液下深度：6m FY型耐腐蝕泵立式液下泵是一種單級(jí)單吸長(zhǎng)軸式液下離心泵，起標(biāo)記、額定性能點(diǎn)和法蘭連接尺寸等效采用ISO2858國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)條件采用ISO5199標(biāo)準(zhǔn)。與原FY型耐腐蝕液下泵相比，具有體積小、效率高、節(jié)能效果好，運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。適用于輸送不含固體顆粒、磨料的腐蝕性介