全工況運(yùn)行平穩(wěn)式大型切焦泵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種泵類產(chǎn)品，具體是涉及一種切焦泵。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著重質(zhì)化和劣質(zhì)化原油的增加，隨著減壓深拔技術(shù)的發(fā)展，隨著輕質(zhì)油品需求量快速上升，原油深加工成為煉油行業(yè)的發(fā)展主攻方向。由于延遲焦化裝置及其工藝具有工藝成熟、投資較低、操作成本較少和對(duì)原料適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，使其在諸多原油深加工工藝中具有獨(dú)特的優(yōu)越性，并得到迅速發(fā)展。延遲焦化裝置大型化是世界石油化工的必然發(fā)展趨勢(shì)，因它具有明顯的投資少、勞動(dòng)生產(chǎn)率高和生產(chǎn)費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)。延遲焦化裝置的大型化包括其裝置規(guī)模的大型化和焦碳塔的大型化。
[0003]在2014年以前，我國(guó)有100多套延遲焦化裝置。最大規(guī)模為160萬(wàn)噸/年，最大焦碳塔徑為Φ9.4米。2014年研制并于2015年在中國(guó)石化鎮(zhèn)海煉化分公司一次投產(chǎn)成功的目前世界上最大型的切焦泵，裝置規(guī)模為210萬(wàn)噸/年，焦碳塔徑為Φ9.8米。其中一臺(tái)切焦泵選用了國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品，它是目前世界上最大型的切焦泵之一。包括進(jìn)口產(chǎn)品在內(nèi)的切焦泵，大多選用單平衡鼓結(jié)構(gòu)來(lái)平衡其泵軸的軸向力，在回流工況(即最小流量)下使用時(shí)運(yùn)行適應(yīng)性較差；另外，很多情況下，強(qiáng)調(diào)了切焦泵在滿負(fù)荷點(diǎn)的高效率的設(shè)計(jì)理念，而忽視部分負(fù)荷(例如切焦泵的回流工況)時(shí)的可靠性，使其水力特性不理想，表現(xiàn)在回流工況時(shí)的止推軸承溫升急劇上升；嚴(yán)重的水力不穩(wěn)定造成很大的泵軸振動(dòng)和壓力脈動(dòng)，其數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于額定工況時(shí)的對(duì)應(yīng)值，運(yùn)行不安全可靠。隨著切焦泵的大型化和高壓化，這種現(xiàn)象更為突出，因此原則上不允許在回流工況下長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，限制了使用范圍。為了使新研發(fā)的目前最大型的切焦泵的技術(shù)更先進(jìn)，在保證其基本性能不低于進(jìn)口產(chǎn)品的前提下，對(duì)切焦泵的泵軸的平衡機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其包括回流工況在內(nèi)所有工況運(yùn)行時(shí)既安全又可靠是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述的不足，而提供一種保證在包括回流工況在內(nèi)的各個(gè)運(yùn)行工況下均能安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行的全工況運(yùn)行平穩(wěn)式大型切焦泵。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:全工況運(yùn)行平穩(wěn)式大型切焦泵，包括泵筒體、泵端蓋、泵芯中段、機(jī)械密封機(jī)構(gòu)、軸承機(jī)構(gòu)、軸向力平衡機(jī)構(gòu)，該軸向力平衡機(jī)構(gòu)包括泵軸、裝在泵端蓋上的平衡套、平衡套壓蓋，在所述泵軸與平衡套、平衡套壓蓋之間裝有平衡鼓盤，該平衡鼓盤依次通過(guò)間隔環(huán)、卡環(huán)、卡環(huán)壓蓋裝在泵軸上；所述平衡鼓盤與平衡套之間、平衡鼓盤與平衡套壓蓋之間均具有節(jié)流間隙。
[0006]采用本發(fā)明結(jié)構(gòu)后，在平衡鼓盤與平衡套之間的徑向節(jié)流間隙起到平衡大部分的軸向力(約87%);平衡鼓盤與平衡套之間的軸向節(jié)流間隙起著平衡小部分軸向力作用(約12%);平衡鼓盤與平衡套壓蓋之間的徑向節(jié)流間隙起著微調(diào)小部分軸向力的作用(約I %)。本發(fā)明適用于高壓多級(jí)離心泵，特別適應(yīng)大型延遲焦化裝置中使用，其在該延遲焦化裝置的回流工況時(shí)運(yùn)行很穩(wěn)定；在回流、預(yù)充、鉆孔、切焦四個(gè)工況的切換過(guò)程運(yùn)行也很平穩(wěn)。并同時(shí)具有較高的泵效。
【附圖說(shuō)明】
[0007]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】及附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0008]圖1為本發(fā)明中的軸向力平衡機(jī)構(gòu)的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2為圖1中的平衡鼓盤分別與平衡套、平衡套壓蓋之間具有節(jié)流間隙的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖3為本發(fā)明全工況運(yùn)行平穩(wěn)式大型切焦泵的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]如圖1至圖3所示，本發(fā)明全工況運(yùn)行平穩(wěn)式大型切焦泵，包括包括泵筒體17、泵端蓋13、泵芯中段19 (含各級(jí)葉輪)、機(jī)械密封機(jī)構(gòu)21、軸承機(jī)構(gòu)(含驅(qū)動(dòng)端徑向軸承23、非驅(qū)動(dòng)端軸承24)、軸向力平衡機(jī)構(gòu)(及泵軸振動(dòng)探頭22、平衡管18)，該軸向力平衡機(jī)構(gòu)(可簡(jiǎn)稱平衡機(jī)構(gòu))包括泵軸6、(通過(guò)定位銷15)裝在泵端蓋13上的平衡套14、平衡套壓蓋11，在所述泵軸6與平衡套14、平衡套壓蓋11之間裝有平衡鼓盤2，該平衡鼓盤2依次通過(guò)間隔環(huán)3、(分半)卡環(huán)4、卡環(huán)壓蓋5裝在泵軸6上；所述平衡鼓盤2與平衡套14之間(即bl、b2)、平衡鼓盤2與平衡套壓蓋11之間(即bw)均具有節(jié)流間隙。也可稱為雙平衡鼓和平衡盤聯(lián)合結(jié)構(gòu)形式(即雙平衡鼓盤結(jié)構(gòu))。所謂雙平衡鼓盤就是在平衡鼓盤和平衡套、平衡套壓蓋聯(lián)合結(jié)構(gòu)上，平衡鼓盤與平衡套之間的徑向節(jié)流間隙bl起到平衡大部分的軸向力(約87%，這部分的平衡鼓盤稱為小平衡鼓)，平衡鼓盤與平衡套壓蓋之間的徑向節(jié)流間隙bw也起著微調(diào)小部分軸向力作用(約1%，這部分的平衡鼓盤稱為大平衡鼓)；在雙平衡鼓盤結(jié)構(gòu)中的平衡鼓盤與平衡套之間的軸向節(jié)流間隙b2起著平衡小部分軸向力的作用(約12%)的水力結(jié)構(gòu)。
[0012]其中，所述泵端蓋13具有平衡液回液孔12。所述泵軸6(及平衡鼓盤2)的左側(cè)為末級(jí)葉輪1，設(shè)為驅(qū)動(dòng)側(cè)；所述泵軸6 (及平衡鼓盤2)的右側(cè)上裝有推力盤9、主推力瓦8、副推力瓦10及調(diào)整環(huán)7等，設(shè)為非驅(qū)動(dòng)側(cè)。該軸向力平衡機(jī)構(gòu)也可稱為高精式軸向力平衡機(jī)構(gòu)。
[0013]本發(fā)明的軸向力平衡機(jī)構(gòu)由靜止和轉(zhuǎn)動(dòng)兩大組件構(gòu)成:其靜止組件部分主要由安裝在泵端蓋13上的平衡套14、平衡套壓蓋11、“0”型密封圈16、定位銷15、主推力瓦8、副推力瓦10等組成；其轉(zhuǎn)動(dòng)組件部分主要由安裝在泵軸6上的平衡鼓盤2、間隔環(huán)3、分半卡環(huán)4、卡環(huán)壓蓋5以及泵軸6、推力盤9及調(diào)整環(huán)7等組成。將包括末級(jí)葉輪I在內(nèi)的所有葉輪產(chǎn)生的總軸向力設(shè)為Fz，其方向朝驅(qū)動(dòng)側(cè)；包括平衡鼓盤2在內(nèi)的高精式軸向力平衡機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的平衡力Fp與該總軸向力Fz方向相反，其方向朝非驅(qū)動(dòng)側(cè)。在常規(guī)水力設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，均以額定工況參數(shù)為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算的，并在理論上使Fp = Fz。當(dāng)切焦泵運(yùn)行在不同工況時(shí)，則Fp幸Fz，而且當(dāng)偏離額定工況越遠(yuǎn)時(shí)，F(xiàn)p和Fz的差值越大，切焦泵軸承的承受載荷就越大，運(yùn)行越趨于不穩(wěn)定，這是基本趨勢(shì)。
[0014]根據(jù)已定的泵性能和葉輪尺寸，計(jì)算額定工況下平衡機(jī)構(gòu)前后的壓力差ΛΡ值和平衡力Fp，并使Fp = Fz?，F(xiàn)設(shè)平衡機(jī)構(gòu)入口的壓力為P1，其出口(回液孔)的壓力為P4，平衡鼓盤與平衡套之間形成的空腔Q產(chǎn)生的壓力為P2，平衡機(jī)構(gòu)與泵端蓋之間形成的壓力為P3，其出口的液體與切焦泵入口壓力區(qū)液體20 (壓力為Po)連通(P4 = Po+0.05MPa)。則此平衡機(jī)構(gòu)前后的壓力差ΛΡ = Ρ1-Ρ4。此雙平衡鼓盤結(jié)構(gòu)的平衡區(qū)段可分三個(gè)(ΔΡ1+ΔΡ2+ΔΡ3)構(gòu)成，即平衡鼓盤的小平衡鼓前后的壓力降A(chǔ)P^AP1= Ρ2-Ρ1);平衡鼓盤前后的壓力降ΔΡ2(ΔΡ2= Ρ3-Ρ2);平衡鼓盤的外圓大平衡鼓前后的壓力降ΔΡ3(ΔΡ3 =Ρ3-Ρ4)。此雙平衡鼓盤結(jié)構(gòu)的平衡力由三部分組成，即Fp = FP1+Fp2+Fp3o其中，F(xiàn)pi是小平衡鼓產(chǎn)生的平衡力(由AP1產(chǎn)生的)疋^是平衡鼓盤與平衡套之間形成的空腔Q產(chǎn)生的平衡力(由AP2產(chǎn)生的)；F P3是平衡鼓盤與平衡套壓蓋的徑向節(jié)流間隙bw內(nèi)產(chǎn)生的平衡力(由ΔΡ3產(chǎn)生的)。
[0015]因此，通過(guò)可以調(diào)整的FP2+FP3的數(shù)值，確定切焦泵的止推軸承負(fù)荷Fz，使其盡量小。由于切焦泵在非額定工況運(yùn)行或在起動(dòng)和停車時(shí)Fp幸Fz而產(chǎn)生的殘余軸向力Fz由其止推軸承承受。為了盡量減小Fz值，在Fp和Fpi的數(shù)值一定的情況下，可以通過(guò)調(diào)整平衡鼓盤的軸向節(jié)流間隙b2值來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0016]根據(jù)已計(jì)算出的總壓力差Λ P數(shù)值，根據(jù)使用條件，再兼顧切焦泵效率、穩(wěn)定運(yùn)行程度(特別是回流工況)和結(jié)構(gòu)尺寸的合理性等綜合因素進(jìn)行分析、對(duì)比，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。慎重確定A