Monivaiheisten keskipakopumppujen suunnittelun, käytön ja huollon tärkeimmät tekniset seikat{0}}

Monivaiheisen keskipakopumpun pumpun akseli on varustettu kahdella tai useammalla kaskadipyörällä. Verrattuna yksivaiheiseen-keskpakopumppuun, sillä voidaan saavuttaa suurempi nostokorkeus. mäntäpumppuihin, kalvopumppuihin ja muihin mäntäpumppuihin verrattuna se voi pumpata suuremman virtausnopeuden. Monivaiheisilla keskipakopumpuilla on korkeampi hyötysuhde ja ne voivat täyttää korkean noston ja suuren virtausnopeuden olosuhteet. Niitä on käytetty laajalti petrokemian-, kemian-, voima-, rakennus- ja palontorjuntateollisuudessa. Yksivaiheisiin keskipakopumppuihin verrattuna monivaiheisilla keskipakopumpuilla on omasta erityispiirteensä vuoksi erilaiset ja korkeammat tekniset vaatimukset suunnittelun, käytön ja huollon suhteen. Usein ihmisten laiminlyönnistä joissakin yksityiskohdissa tai riittämättömän huomion vuoksi monivaiheisissa keskipakopumpuissa esiintyy usein epänormaalia kulumista, tärinää ja akselin juuttumista käyttöönoton jälkeen, mikä johtaa sammutukseen. 1. Suunnittelunäkökohdat 1.1 Perusrakenne Monivaiheisten keskipakopumppujen yleisiä perusrakenteita ovat vaakasuora jaettu tyyppi ja segmentoitu sarjatyyppi. Vaakasuuntaisen split-tyypin rakenteelle on tunnusomaista, että pumpun ylempi ja alempi runko johdetaan akselin keskipisteen vaakasuuntaisen jakopinnan läpi. Tulo- ja poistoputket, osa kierukasta ja virtauskanava on valettu pumpun alempaan vaippaan. Huolto ja korjaus ovat suhteellisen käteviä, ja huollon aikana pumpun ylävaippa voidaan irrottaa suoraan ilman pumpun putkiston purkamista. Segmentoidun tyypin rakenteelle on tunnusomaista, että jokainen vaihe koostuu hajottimen vaipassa sijaitsevasta siipipyörästä ja diffuusori on yhdistetty pulteilla ja kiertokangeilla ja portaat on kytketty sarjaan kiinteillä tankoilla. Etuna on korkea paineenkesto ja pienempi vuoto. Huollon aikana tuloputki on kuitenkin purettava, ja purkamisen ja kokoamisen vaikeus on suhteellisen suuri. Yleisesti uskotaan, että vaakasuoralla jaetulla monivaihepumpulla on parempi jäykkyys ja pienempi pumpun tärinäarvo kuin segmentoidulla monivaihepumpulla. Vaakasuuntaisen jaetun monivaihepumpun imukammiorakenne on yleensä puolikierteinen, kun taas segmentoidun monivaiheisen pumpun muoto on yleensä pyöreä. Kunkin vaiheen paineen ulostulokammio, johtuen kierteen kätevästä valmistuksesta ja nestemäisen kineettisen energian korkeasta tehokkuudesta muuntaa paineenergiaa, vaakasuora jaettu tyyppinen monivaiheinen pumppu käyttää yleensä kierukkarakennetta; kierteen muodon epäsymmetrian vuoksi se on kuitenkin altis akselin taipumiselle. Segmentoidussa monivaihepumpussa vain ensimmäinen ja viimeinen porras voivat käyttää kierukkaa, kun taas keskivaihe käyttää ohjauspyörälaitetta energian muuntamiseen ensiö- ja toisiopyörän välillä. Monivaiheisen pumpun -ensimmäinen siipipyörä on yleensä suunniteltu kaksois-imupyöräksi, kun taas muiden vaiheiden siipipyörät on suunniteltu yksittäisiksi-imupyöriksi. Tämä pätee erityisesti materiaaleihin, joissa on korkea lämpötila, suuri virtausnopeus ja alttiina kavitaatiolle. Erittäin korkeapaineisten pumppujen on vaikea kestää yksi-segmentoitua tyyppiä tai kaksinkertaisen-kuoren lieriömäistä pumpun vaippaa. Siksi käytetään usein kaksois-sylinterirakenteista pumppua, ja pumpun runko on tehty sylinterimäiseksi. Sylinterimäinen pumpun runko kestää korkeampaa painetta, ja sylinteriin on asennettu segmentoitu tai vaakasuora jaettu roottori. Asiaankuuluvien Kiinan standardien ja sääntöjen mukaan korkeapainekattiloiden syöttöpumput käyttävät segmentoitua tyyppiä tai sylinterimäistä rakennetta, jossa on kaksinkertainen kuori, ja 300 MW:n ja sitä suuremmissa tehontuotantoyksiköissä pumpuissa tulisi yleensä käyttää kaksinkertaista-kuorista sylinterimäistä rakennetta. Kaksois-kuoren sisäkuori käyttää segmentoitua tyyppiä tai vaakasuoraa jaettua rakennetta. 1.2 Aksiaalinen voimatasapaino 1.2.1 Yleiset toimenpiteet monivaiheisten keskipakopumppujen aksiaaliseen voimatasapainoon Monivaiheisten keskipakopumppujen aksiaalisen voimatasapainon toimenpiteitä ovat yleensä: juoksupyörien symmetrinen järjestely, tasapainolevy ja tasapainolaite jne. kaksitasapainoiset rummun tasapainomekanismit, kuten jotkin korkeapaineiset kattilan syöttöpumput. Juoksupyörien symmetrinen järjestely tai tasapainorumpulaitteen käyttö ei pysty täysin tasapainottamaan aksiaalista voimaa, ja aksiaalisen jäännösvoiman on silti kannettava painelaakeri. Monivaiheisissa keskipakopumpuissa käytetään useimmiten tasapainolevyä, jossa on automaattinen aksiaalivoiman säätö aksiaalivoiman tasapainottamiseksi. Monivaihepumppujen tasapainolevyä, tasapainorumpua ja muita laitteita suunniteltaessa on tarpeen konfiguroida sopivat tasapainotusputket sen varmistamiseksi, että aksiaalivoiman tasapainotuslaite täyttää suunnitteluvaatimukset. Laakereiden liiallinen lämpötilan nousu ja laakereiden palaminen monivaiheisissa pumppuissa monet johtuvat tasapainoputken pienestä virtausalueesta, putkilinjan liiallisesta vastushäviöstä ja riittämättömästä tasapainotuskapasiteetista. Kirjallisuudessa [1] käytetään myös esimerkkinä tasapainorumpulaitetta ja ehdotetaan laskentamenetelmää putken halkaisijalle. Monivaiheisen keskipakopumpun tasapainolevyn ja tasapainolevyn istukan joutuessa kosketuksiin ongelman ratkaisemiseksi, mikä voi vahingoittaa tasapainolevyä ja pumppua, on suunniteltu monivaiheinen keskipakopumpun tehokiila, joka estää{50}}kulumista. Tämä rakenne on samanlainen kuin keskipakokompressoreiden kuivakaasutiivisteen periaate: kun tasapainolevy lähestyy tasapainolevyn istukkaa, voimakiila voi tuottaa valtavan avausvoiman, mikä estää tasapainolevyn ja tasapainolevyn istukan välisen kosketuksen. Toimintakokeiden perusteella tasapainolevy toimii normaalisti, eikä työpinnassa ole kulumaa tai naarmuja. Voidaan nähdä, että tämä uusi kulumisenesto{54}}kiilalevy voi tehokkaasti estää tasapainolevyn ja tasapainolevyn istukan välisen kosketuksen. Tämä tehokiilatasapainolevy ei vain pidennä tasapainolevyn käyttöikää, vaan myös vähentää tasapainolevyn raon vuotoa, mikä säästää energiaa ja vähentää kulutusta. Jotkut ovat ehdottaneet, että monivaiheisten pumppujen tuottama aksiaalinen voima johtuu siitä, että juoksupyörän jokainen vaihe imee vettä yhdeltä puolelta. Siksi he ehdottavat pumpun rungon, juoksupyörän ja vaihevälikkeen rakenteen parantamista, jotta siipipyörä voi imeä vettä molemmilta puolilta, jolloin saavutetaan aksiaalinen voimatasapaino. Tällä tavalla tasapainolevyä tai tasapainorumpurakenteita ei tarvitse asentaa, eikä aksiaalista siirtymää tarvitse ottaa huomioon. 1.2.2 Tasapainolevyn ja tasapainorummun mekanismin rajoitukset a) Muuttuvat olosuhteet: Pumpun käynnistyksen ja pysäytyksen aikana aksiaalivoima kantaa tasapainolevyn ja tasapainolevyn istukan suorassa kosketuksessa. Kitka voi aiheuttaa tasapainolevyn ja istukan takertumisen, kuivua palovammoja tai jopa rikkoa pumpun akselin; kun kuorma muuttuu äkillisesti, aksiaalivoima muuttuu vastaavasti, ja myös roottori siirtyy aksiaalisesti, mikä johtaa äkilliseen muutokseen tasapainolevyn ja tasapainolevyn istukan välissä, mikä voi aiheuttaa kavitaatio- ja tärinäilmiöitä. b) Nestemäinen{63}}kiinteä kaksivaiheinen virtausaine: Tasapainolevyyn, tasapainorumpuun jne. tulevan väliaineen paine on pumpun lähtöpaine ja kuristuksen jälkeinen paine on pumpun tulopaine. Kun väliaine virtaa korkean-paineen alueelta matalapaineiselle-painealueelle, se muodostaa suihkuhuuhtelun, ja nestemäisessä-kiinteässä kaksivaiheisessa-virtausväliaineessa olevat kiinteät hiukkaset kuluttavat nopeasti tasapainolevyn ja tasapainotusmekanismin istukan, jolloin pumppu ei lopulta toimi normaalisti. Monivaiheiset keskipakopumput aiheuttavat todennäköisesti epänormaalia tärinää, akselin takertumista, mekaanisen tiivisteen rikkoutumista tiivistepintaan kohdistuvan epätasaisen voiman vuoksi ja muita vikoja. Suunnittelussa on tarpeen ohjata radiaalivoiman muodostumista ja minimoida pumpun akselin taipuma-arvo käytön aikana. Suunnittelussa huomioituja toimenpiteitä ovat yleensä seuraavat: a) Monivaihepumpuissa, joissa on kierukkarakenne ohjausta ja energian muuntamista varten, kierteen muodon epäsymmetria saa todennäköisesti akselin taipumaan käytön aikana. Kierteen kaksi vierekkäistä tasoa tulisi järjestää 180 asteen päähän toisistaan ​​säteittäisen voiman vähentämiseksi. b) Pumpun juoksupyörän vaiheiden lukumäärä ei saa olla liian monta. Lisää tarvittaessa kunkin vaiheen nostokorkeutta kokonaiskorkeuden varmistamiseksi ja pienennä pumpun akselin pituutta vähentämällä pumppuvaiheiden lukumäärää. c) Kun valitset monivaiheisten keskipakopumppujen akselin materiaalia, ota huomioon soveltuvuus väliainetyypille, lämpötilaan jne. ja aseta etusijalle materiaalien valinta, jolla on hyvät kattavat mekaaniset lujuus- ja jäykkyysominaisuudet. d) Kun lasket pumpun akselin halkaisijaa, ota huomioon voimansiirtoteho, käynnistystapa, radiaalivoima, akselin taipuma ja niihin liittyvät inertiakuormat. Harkitse myös tarvetta vastustaa pumpun akselin taipuvaa muodonmuutosta muissa kuin -suunniteltuissa virtausolosuhteissa. e) Valitse järkevästi pumpun akselin tukipisteet. 1.4 tärinänvaimennus- ja tärinänvaimennustoimenpiteet, jotka voidaan ottaa huomioon suunnittelussa, ovat: a) Pumpun akselin taipuman säätäminen säännöllisellä alueella. b) Vaadi selkeästi juoksupyörälle, pumpun akselille jne. dynaamisia ja staattisia tasapainotestejä. c) Suunnittele monivaiheisten pumppujen akselit jäykäksi akseliksi, ja käyttönopeuden tulee olla pienempi tai yhtä suuri kuin 0,75 kertaa ensimmäinen kriittinen nopeus. d) Juoksupyörä ja pumpun akseli on sijoitettava toisistaan ​​riippumatta yhdelle vaiheelle, ja juoksupyörä ja pumpun akseli on koottava häiriösovituksella ja lämmitettävällä kokoonpanolla roottorikokoonpanon jäykkyyden ja kriittisen nopeuden parantamiseksi. e) Kun valitset pumpun akselin, juoksupyörän jne. materiaaleja, valitse materiaalit, joiden laatu on tasainen, ja valitse syöttötila ja käsittelymenetelmä, jotka voivat varmistaa materiaalin poikkileikkauksen tasaisuuden. f) Suunnittele sopivat akseli- ja radiaalivälykset välttääksesi epänormaalin kitkan, roottorin ja staattorin aksiaalisen siirtymän ja muiden tekijöiden aiheuttaman tärinän. g) Monivaihepumpuille, jotka käyttävät tasapainotuslevyjä aksiaalisten voimien tasapainottamiseen, suunnittele tasapainolevymekanismi järkevästi ja oikein{101}} Pystysuuntaiset monivaihepumput Pystysuuntaisten monivaiheisten keskipakopumppujen suunnittelussa katsotaan yleensä, että aksiaalinen kokonaisvoima on alaspäin normaalin toiminnan aikana. Kuitenkin käynnistyksen alussa, koska ulostulopaine ei ole vielä noussut eikä siipipyörän etu- ja takapuolen paine-eroa ole saatu selville, on olemassa ylöspäin suuntautuva aksiaalinen voima. Jotkut näistä tapauksista johtavat akselin aksiaaliseen liikkeeseen ja mekaanisen tiivisteen, laakeriosien ylikuumenemiseen ja moottorin ylivirtaan, ja vaikeissa tapauksissa pumppu laukeaa. Suunnittelussa tulee harkita laakeriholkin ja akselin kiinnittämistä suhteellisesti siten, että painelaakeri tasapainottaa ylöspäin suuntautuvaa aksiaalivoimaa. Automaattisella aksiaalivoimansäädöllä varustetulla tasapainotuslevylaitteella on suuri rakennekoko ja se vaatii paineenalennusvesiputken, jota ei voida asentaa kaivon halkaisijan rajoittamiin syväkaivon uppopumppuihin. Siksi aksiaalisen voiman tasapainon ongelma on aina ollut vaikea ongelma{109}}korkeiden syvien kaivon uppopumppujen suunnittelussa. Aksiaalivoiman tasapainotukseen on otettu käyttöön menetelmä, joka laajentaa syväkaivon uppopumpun siipipyörän etupeitelevyn halkaisijaa pumpun rungon sisäseinämäreunaan niin, että juoksupyörään kohdistuva aksiaalinen voima saavuttaa maksiminsa saman kaivon halkaisijan olosuhteissa. Samalla siipipyörän takapeitelevyn halkaisijaa pienennetään sopivasti, jolloin juoksupyörään kohdistuva aksiaalinen voima on täysin tasapainossa. Toinen uudenlainen aksiaalivoimien tasapainotuslaite esitellään, joka asentaa parin dynaamista ja staattista kitkaparia viimeisen vaiheen juoksupyörän jälkeen. Liikkuva rengas pyörii juoksupyörän mukana, kun taas staattinen rengas ei pyöri. Etupinnan tiivistepari on täytetty korkeapaineisella nesteellä viimeisen vaiheen juoksupyörän ulostuloaukosta, ja takapinnan tiivistepari liitetään ilmanpaineeseen tai pumpun sisääntulon matalapaineiseen alueeseen. Tiivistys muodostaa korkean ja pienen paine-eron tasapainottamaan aksiaalista voimaa. Tämä uudentyyppinen tasapainotustiivistelaite ei voi vain tasapainottaa aksiaalista voimaa, vaan siinä ei myöskään ole vuotoa. Se soveltuu pääasiassa syväkaivon uppopumppuihin ja segmentoituihin monivaiheisiin pumppuihin. Tämän laitteen käyttöönoton jälkeen pumpun kokonaishyötysuhdetta voidaan lisätä 3 %:lla - 6%. 1.6 Monivaiheiset keskipakopumput nesteen-kaksivaiheiseen virtaukseen lietteen ja malmilietteen eroosio ja hankautuminen aiheuttavat kaikkien pumpun roottorin ja staattorin välisten rengasmaisten tiivistysrakojen kasvamisen. Tasapainotuslevy ja tasapainotuslevyn istukka puristuvat yhteen aksiaalisen voiman vaikutuksesta, mikä johtaa nopeaan kulumiseen. Koko roottorikomponentti liikkuu aksiaalisesti ja juoksupyörä törmää ja hankaa suurella nopeudella keskiosan ohjauslevyyn ja tiivisterenkaaseen aiheuttaen sirpaloitumista. Tämä on johtanut useisiin vakaviin onnettomuuksiin. Tämän tyyppisen pumpun huollon keston pidentämiseksi ja tiivistysraon kulumisnopeuden hidastamiseksi suunnittelussa toteutettiin seuraavat toimenpiteet: ① Pumpun tasapainotusmekanismin parantaminen ja tasapainotuslevyn istukan (tasapainolevyn) valmistaminen, kaksi tasapainolevyä, kuten kuvassa 1. Tämä voi vähentää tasapainotusmekanismin vuotohäviötä pumpun varhaisessa toimintavaiheessa ja pumpun turvallisuuden ja toiminnan myöhemmässä vaiheessa. Myös pumpun peruskorjauksen käyttöikä pitenee. ② Juoksupyörä, tiivisterengas, akseliholkki, ohjauspyörän holkki, tasapainotuslevy ja tasapainotuslevyn istukka käsitellään ruiskuhitsauksella. Huilu Hengshengin kotimaisen suuren typpilannoiteprojektin ensimmäisessä vaiheessa korkeapaineinen lietepumppu käytti segmentoituja monivaiheisia keskipakopumppuja, ja aksiaalivoiman tasapainotuslaite käytti "tasapainorumpu + painelaakeri" -menetelmää. Huonosta aksiaalisesta voimatasapainosta ja pumpun akselin riittämättömästä lujuudesta johtuen onnettomuuksia, kuten tasapainorummun vaurioituminen, laakerin palaminen, akselin jumiutuminen ja akselin rikkoutuminen tapahtui useita kertoja käytön aikana. Vaakasuora keski{143}}avoin monivaiheinen keskipakopumppu otettiin käyttöön, ja juoksupyörä asetettiin symmetrisesti tasapainottamaan automaattisesti suurimman osan aksiaalivoimasta. Aksiaalisen jäännösvoiman kantoi painelaakeri, eikä siinä ollut tasapainotuslevyä, tasapainorumpua tai muuta tasapainotusmekanismia. Paikan päällä -käyttöolosuhteet olivat hyvät, ja kaikki suorituskykyindikaattorit täyttivät täysin käyttövaatimukset. 1.6.2 Poikkileikkauksen ja akselin päiden tiivistys Nestemäisten-kiinteiden kaksivaiheisen virtausväliaineen kovien hiukkasten hankaavan vaikutuksen voittamiseksi ja välttämiseksi pyöriviin ja kiinteisiin osiin, kaikki pumpun rungon tiivisteet, tiivisteet ja tiivisteet Monivaiheisen pumpun holkissa on käänteinen kierteinen uratiivisterakenne, joka vähentää hiukkasten hankausta. Akselin päässä otettiin käyttöön kontaktittoman labyrinttispiraalitiivisteen ja mekaanisen tiivisteen yhdistelmätiivisterakenne, joka soveltuu erityisen hyvin nestemäisille-kiinteille kaksivaiheisille virtausaineille. 1.6.3 Virtausnopeutta tulee vähentää useista näkökohdista, kuten pumpun pyörimisnopeudesta ja rakenteesta sekä kovan hiukkasen virtauksen alentamiseksi. nestemäisessä -kiinteässä kaksivaiheisessa virtausväliaineessa monivaiheisen pumpun eri virtauskomponenteissa. Pumpun pyörimisnopeuden tulee olla mahdollisimman alhainen eikä yli 1450 rpm. 2 Käyttö ja huolto 2.1 Ennen pumpun käynnistämistä Kun korkean lämpötilan nestettä tulee yhtäkkiä kylmäpumpun runkoon, pumpun rungon lämpötila muuttuu merkittävästi. Epätasaisen kuumennuksen ja epäyhtenäisen lämpömuodonmuutoksen vuoksi pumpun rungon ja roottorin osat vääntyvät, ja kulumista kestävien osien välillä on vain pieni rako, mikä johtaa epänormaaliin kosketukseen. Jos laite käynnistetään tällaisissa olosuhteissa, se aiheuttaa tärinää, takertumista ja akselin takertumista. Siksi pumppu on lämmitettävä täysin ennen käynnistystä, kun sitä käytetään korkean lämpötilan nesteiden kuljettamiseen. Pumppu voidaan käynnistää vain, kun pumpun rungon lämpötila on tasainen. Monivaiheista pumppua ei saa käynnistää{172}kylmätilassa hätätilanteessa. Hiilen{174}}vesikaasutuslaitoksen lietteen pumppaamiseen käytetty korkeapaineinen monivaiheinen keskipakopumppu on kohdannut useita akseli- ja mekaanisen tiivisteen vaurioita käyttöönoton jälkeen. Tämä johtuu riittämättömästä valmistelutyöstä ennen pumpun käynnistämistä sekä virheellisistä pumpun kääntämis- ja ilmanpoistomenetelmistä. [Myöhemmin kääntöpumpun parantamisen ja ilmanpoistotyön jälkeen näitä ongelmia ei enää ilmennyt.] 2.2 Käytön aikana monivaiheisissa keskipakopumpuissa, jotka tasapainottavat aksiaalisia voimia sisäisten tasapainotusmekanismien, kuten tasapainolevyjen ja rumpujen, kautta tasapainotuslaitteesta. Tasapainoneste liitetään pumpun tulopäähän tasapainoputken kautta pumpun normaalin toiminnan varmistamiseksi: a) Tasapainoputki ei saa olla tukossa. b) Jos tasapainoputkessa tapahtuu hilseilyä, se tulee tyhjentää välittömästi. c) Tasapainoputken korkeapaineen puolelle tulee asentaa painemittari, joka valvoo painetta tasapainoputken ulostulossa. Monivaiheisissa keskipakopumpuissa, jotka pumppaavat lietettä, jos käytetään tasapainolevyä, korkeapaineista puhdasta vettä tulee ruiskuttaa käytön aikana, jotta tasapainolevy ja tasapainolevyn istukka toimivat puhtaassa vedessä, jotta lietteen ja kovien hiukkasten aiheuttama tasapainolevyn istukan ja tasapainolevyn kuluminen estetään.