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福建体彩网屏蔽泵循环回路的设计试验研究
发布时间:2020-12-30 19:56

  屏蔽泵循环回路的设计试验研究_交通运输_工程科技_专业资料。屏蔽泵循环回路的设计试验研究 孔繁余1 陈世亮2袁寿其1施卫东1刘建瑞1蒋青2 (1_江苏大学流体机械研究中心2.合肥通用机械研究所) 摘要:本文叙述了屏蔽泵循环回路的循环方式,循环流量计算,循环流

  屏蔽泵循环回路的设计试验研究 孔繁余1 陈世亮2袁寿其1施卫东1刘建瑞1蒋青2 (1_江苏大学流体机械研究中心2.合肥通用机械研究所) 摘要:本文叙述了屏蔽泵循环回路的循环方式,循环流量计算,循环流量、扬程的实测等,并结合实例 给出了试验结果及其比较. 关键词:屏蔽泵循环回路‘譬自浮 l概述 屏蔽泵是屏蔽电机和泵组成一体的无泄漏 泵。屏蔽电机工作时,定子绕组的电流损失、 铁心能量损失以及屏蔽套的涡流损失等产生的 热量必须进行循环冷却,使定子绕组温度不得 超过绝缘等级的规定。同时两端支承转子的径 向导轴承和限制轴向位置、承受轴向力的推力 轴承也要冷却润滑。因此,屏蔽泵循环回路的 设计是屏蔽泵的主要技术之一。对于用户来说, 根据输送不同介质,合理选择屏蔽泵的循环方 (a) 式,是保证泵安全可靠运转的基本要求。 2循环方式 为保证输送介质的纯洁,屏蔽泵循环冷却 一般通过泵自身实现,循环方式取决于泵输送 液体的性质,主要有:普通型、易汽化型、高 温型、含固体型等,如图1所示。 2.1普通型 除输送易汽化、高温、含固体等特殊介质 以外,一般采用普通型循环方式,如图卜l所 示。其循环回路主要有: 泵体出口一滤网一后导轴承一后推力轴承一屏蔽套一叶轮进口一叶轮平衡孔一前导轴承一前推力轴承 (b) 泵体高压腔一I r一屏蔽套一后接力轴承一后导轴承一轴孔1 l一叶轮进口 ‘一前推力轴承一前导轴承一叶轮平衡孔—o 上述(b)参见图卜2,不同的是循环液通 过空心轴孔回到叶轮入口。 2.2易汽化型 由于循环液本身是易汽化介质,如果循环 液发生汽化回到叶轮进口将导致汽堵,从而影 响到泵的工作性能,甚至造成屏蔽电机烧坏。 采用易汽化型循环结构,将可能产生的汽泡带 到贮液罐的汽相部。如图卜2所示。其循环回 路是: 广一后轴承座孔————] r一屏蔽套1 }一汽相部 L一后推力轴承一后导轴承o (a) 泵体高压腔1 L一前推力轴承一前导轴承一叶轮平衡孔一叶轮进口 (b)循环方式基本同普通型(a)一样, 不同的是在循环液管路中增设了冷却器,使循 环液温度预先降低,介质经循环回路后达不到 汽化温度。 2.3高温型 对于输送非高熔点的高温介质(150"C~ 400"C),由于屏蔽电机绕组绝缘材料受温度限 制,故设计专门的闭式外循环冷却回路,回路 通过外部的热交换器换热。外循环通常是通过 转子另一端辅助叶轮工作实现的,如图1-3所 353 示。循环回路是: (a)广一一辅助叶轮出口一屏蔽套一前推力盘一前轴承一循环管] L———一辅助叶轮进口一后推力盘一后导轴承一换热器一J ill ,tl ☆●#_ ^女*■ E女l 囤1-3高疆星蕾环方式(}矗熔点舟质 目1-4目体囊&Ⅲ#环女i ■1 Itt主l-年I●青鸯 1.‘I 2.-}t,。ll 4.t-tI.tl膏l ‘.Z{'ll,.Il者t I.1●罩’.●啸l (b)如果输送的是高熔点的高温介质(≤ 300"C),即不允许介质降低温度,此时可采用 类似图卜1循环方式。也可采用类似普通型中 (b)种循环方式,不同的是循环液管,泵体等 均需安装保温夹套,要求电机组绕耐高温。 2.4含固体型 由于严禁固体颗粒划伤屏蔽套、推力盘、导轴 承及轴套等零部件,因此,对于输送含固体介 质的屏蔽泵,要求固体颗粒不得进入循环回路。 此时采用独立的循环回路,循环液是清洁介质, 如图卜4所示,其循环方式是: 广一~辅助叶轮出口一屏蔽套~前推力盘一前导轴承一循环管—1 L一辅助叶轮进口一后推力盘~后导轴承一压力储罐._换热器一J 3循环流量的确定 循环回路的循环流量是保证屏蔽电机正常 工作的必要条件。循环液流量的设计值是依据 热平衡确定的…。对于化工流程泵来说,循环 354 量应有充分的裕量,以保证电机、循环液温升不 得超过一定值。理论上可按下式计算: 92—pCp—△T(”/s) 口= 丝 (ma 【l (1)J 其中 K=Kt+K2 值,kg/腰3 式中K。——屏蔽电机消耗的功率, K。=(1/n d—1)Nd,W cp_一循环液的比热容,J/(kg'C) △T——循环液流出与流入的温差,℃ 通常循环液有一定的允许温升,建议易汽 化介质△T≤3~5"C,一般介质△T≤5~10℃。 Na——电机轴功率,W q。——屏蔽电机效率,%”1 K2-一导轴承、推力盘、电机内转子体 圆盘磨擦及阻力元件上消耗的功 率,约占电机功耗5%,w 4常用循环回路的设计试验 现以几种规格屏蔽泵为例,介绍常用循环 P——循环液密度,取进口温度下数的 回路的设计试验。设计参数如表1所示。 裹1屏蔽泵设计参数 必须汽蚀 流量 扬程 余量 -Vh - 电机功率 介质名称 kW 介 温度 ℃ 质 粘度 cp 0.32 O 32 序号 重度 kg/m= 1300 1300 820 800 冷却循环方式 l 2 3 4 O.6 12 5.5 16.2 26 26 47 76 O.9 0.4 1.0 1.3 3 3 7 5 10 二氧化硫 二氧化硫 丙烯腈 丙烯腈 20 20 25 30 一易汽化型 易汽化型 普通型 普通型 0.34 0.4 4.1循环方式 屏蔽泵输送介质为常温、无固体颗粒的 剧毒物料。由于二氧化硫极易汽化,故l号 泵、2号泵均采用易汽化型循环回路,另两 种泵均采用普通型。 普通循环回路的屏蔽泵,在投料后第一 次起动时应打开放气阀,排除循环回路中可 能存在的气体,保证泵在运行中循环回路液 循环液流经多个阻力元件构成串并联回 路,循环回路的流体阻力损失为沿程阻力损失 和局部阻力损失之和。主要阻力元件的流阻简 化型式如表2所示。 理论上流经各阻力元件的压力降及流量可 通过联立方程组求解,在边界条件如循环回路 的总扬程Hx(指循环回路出口压头与泵入口压 表2流阻简化型式及压降/xp表达式 流畅通无阻。而易汽化型循环回路的屏蔽泵 第一次起动时则不用放气,即使回路中存在 气体,也会被自动排走。但易汽化型比普通 型多了一套接汽相部的外部循环管路。 4.2回路循环流量计算 在屏蔽泵的结构中,前后导轴承设计了带 有直沟槽、螺旋沟槽或两者皆有的结构。这些 沟槽截面面积、屏蔽电机定子与转子的间隙、 叶轮口环尺寸、平衡孔数量和大小等确定后, 泵在一定工况下,进、出口压力与各阻力元件 问的压力关系即已确定。这时,循环流量也就 确定。 流阻状态 从泵体、后盖、轴承盖的小孔引出流体: 从导轴承轴向沟槽进出流体 简化状态 突然收缩 小孔出口 入口收缩 从推力盘径向沟槽流入流出 出口扩散 同心环缝 经屏蔽套与转子间隙 轴向间隙流 导轴承与轴套间隙 循环警路 相切环缝轴向间隙流 沿程损失 头之差)确定后循环流量即可求出,可以验证是 否满足由热平衡确定值。也可以由热平衡确定 值加上裕量给定设计值,再验算循环回路总扬 程。设计完成后,最终通过试验验证。调整循 环流量往往是通过调整导轴承的沟槽过流截面 面积来实现的。还可直接在循环回路中设置节 流圈调整循环流量。 值得指出的是各阻力元件的压力降确定 后,整个转子的轴向力也就确定了。循环流量 的设计往往和轴向力的平衡设计同时进行的。 4.3循环流量循环扬程的实测 屏蔽泵在不同工况点的循环流量是有差异 的。循环流量即指泵在设计工况时的数值。我 们在循环回路中串联一浮子流量计,将泵调节 在设计工况点运行.可测出此时的循环流 量。试验系统如图2所示。图3即为1、2号泵 的循环流量q与循环扬程Hx的关系曲线。对于 易汽化型循环回路,尚有循环扬程问题。调节 循环管路中的调节阀,可获得循环液与循环扬 程的关系曲线。对于易汽化型屏蔽泵来说,既 要有足够的循环流量,保证机组冷却轴承润滑, 又要有一定的循环扬程方能实现循环液进入到 汽相部。 盘¨ ¨ 、< \ :、 ¨ 吣 、\ ’) ● 图2 逆循环回珞巍量.插程测试 一l|ilqtit与●年鲁簟曲蜜■t鼍 4 4循环流量的比较分折 取Kz=0.2K。,AT=4℃,由热平衡可求出循 规定值考虑到可能输送易汽化介质,福建体彩网,有一定的 安全裕量,设计值必须满足规定值。而实测值 环流量的计算值。我国机械行业标准286217 {PB屏蔽电动机技术条件》对循环流量做出了 合理的,经实际使用,该泵运行良好。 规定。其计算值、规定值、设计值及实铡值的 比较见表3(计算、试验均以水介质)。 表3循环流量计算值实测位比较 序 号 1 2 3 4 有较大的裕量。该系列屏蔽泵循环回路设计是 参考文献 l kong Fanyu etc,“Test and pump of the for Research Acrylic on Low-Flow Plant'’, 循环流量口/h) 计算值 0.33 Centrifugal 实铡值 proceedings O.8 0.9 1.0 1.1 Fibers 设计值 0.4 O.5 O 6 1 标准规定值 ≥0.3 Fifth Asian International 0.35 ≥O.6 ≥n8 ≥0 6 ConferenceonFluidMachinery,1997?It 2 13~14 0艚 0.87 孔繁余等.腈纶装置用屏蔽泵的设计与试验研究. 流体机械.1996:(6) 由表4可见。循环流量的计算值是基本的 3 P8系列隅爆型屏蔽电动机技术条件.JB6217,1992 屏蔽泵循环回路的设计试验研究 作者: 作者单位: 孔繁余, 陈世亮, 袁寿其, 施卫东, 刘建瑞, 蒋青 孔繁余,袁寿其,施卫东,刘建瑞(江苏大学流体机械研究中心), 陈世亮,蒋青(合肥通用机械研究所) 本文链接: