化工流程泵叶轮的改造

曲树国

（前郭石化分公司，吉林 松原 138000）

化工流程泵叶轮的改造

曲树国

（前郭石化分公司，吉林 松原 138000）

前郭石化分公司2万吨/年聚四氢呋喃装置中的中间产品回流泵叶轮经常堵塞，对问题进行探讨分析，通过计算提出解决方案。

小流量高扬程；叶轮；故障分析；改造

前郭石化分公司聚四氢呋喃装置中的两台中间产品回流泵于2007年8月投入使用。该泵为小流量高扬程化工流程泵，在投用初期泵运行正常，能满足生产需要。但随着季节的变换，进入冬季以后，出现流量不足、负荷升高的问题。解体后发现，叶轮内部严重堵塞，对叶轮进行清理后回装，重新运行周期不超过一个月又产生同样的问题，大大增加了维修工作量。针对这种情况，进行了认真的探讨、分析，发现了问题所在。本文针对泵的故障原因进行理论分析，通过计算，对叶轮进行了改造。

1 泵及其系统简述

（1）主要性能参数

泵型号：LF40-25-160

额定流量：Q=3.2m3/h

扬程：H=42m

转速：2 900 rpm

配套电机型号：YB2-100L-2

电机功率：3 kW

（2）叶轮结构及尺寸（见图1）

图1 叶轮结构及尺寸

2 故障原因分析

此泵所输送介质为聚四氢呋喃。在常温下，低分子量的聚四氢呋喃为无色液体，分子量较高的为白色熔融蜡状，本装置生产的聚四氢呋喃为高分子量的，故此在配套管线上都有电伴热进行保温，以保证介质处于液态。但由于整个输送系统建于室外，而东北的冬季又比较寒冷，故极易发生聚四氢呋喃的凝固现象，尤其在开停泵阶段更是如此。再加上此泵叶轮流道出口宽度窄，过流面积小，因此介质经常在叶轮流道内凝结，从而导致叶轮堵塞。

3 改造方案的选择

针对叶轮堵塞的原因，对叶轮的结构进行了改造，主要目的是为了保证泵能长周期连续运行，同时又不影响泵原有的性能。为此做出以下两个方案：

方案一：将叶轮前盖板去掉，再将前泵盖板改型使之与叶轮形状匹配，这样加宽了液体流道，解决了堵塞的问题，考虑这样做可能增加轴向力，为此在叶轮后盖板上开了8个平衡孔，以平衡其轴向力。经测试后发现改型后的泵残余轴向力仍然很大，泵运行时振动值超标，影响了泵正常工作，此方案没有被采纳。

方案二：参考进口泵结构，又设想了第二方案，将叶轮设计成开式旋涡式叶轮。如图2所示。

漩涡式泵的主要工作部分是叶轮和泵体的流道，其中叶轮与泵体及泵盖之间的空腔构成流道。在这种结构中，叶轮叶片直接与泵吸入口、压出口相通，当叶轮旋转时，由于叶轮中运动液体的离心力大于流道中运动液体的离心力，两者之间产生一个方向垂直于轴承并指向流道纵长方向的环形旋转运动。在纵向漩涡的作用下，液体在叶轮和流道内产生圆周运动，液体从吸入至排出的整个过程中，可以多次反复进入叶轮和从叶轮中流出，而每流入叶轮一次，即获得一次能量交换。

液体从叶轮叶片间进入流道中，和流道中运动的液体相混合，由于两股液流速度不同，在混合过程中产生动量交换，使流道中的液体能量得到增加。当流量减小时，流道内液体的运动速度减小，纵向漩涡作用增强，液体流经叶轮的次数增多，使泵的扬程提高。

图2 改造后叶轮结构图

4 设计计算

（1）给定设计参数：流量Q=3.2m3/h，扬程H= 42m，转速n=2 900 rpm

（4）叶片数的选择：

叶片数对泵的扬程、效率、汽蚀性能都有一定的影响。确定叶片数时，既要考虑减少叶片的排挤和表面的摩擦，又要使叶道有足够的长度，以保证液流的稳定性和叶片对液体的充分作用。因为此泵比转速比较低，同时考虑到叶片数增加，扬程增加较显著，功率也稍有提高，综合以上因素，取叶片数Z=10。

（5）确定叶片厚度：

从扩大叶轮流道有效过流面积考虑，希望叶片越薄越好；但从铸造工艺及强度方面考虑，叶片需要有一定的厚度。目前，铸铁叶片的最小叶片厚度为3 ～4mm，铸钢叶片最小厚度为5～6mm。因为改造后，叶轮没有了前盖板，考虑到叶片的强度需要有一定的增强，因此，取叶片厚度为8mm，叶片宽度b同样为8mm。

5 结论

按上述参数制作了成品叶轮，经现场运转，效果良好，各项指标如流量、扬程等均达到预期的要求。

[1]薛敦松，钱锡俊，等.石油化工厂设备检修手册（第五分册泵）[M].中国石化出版社，1998，17-59.

[2]A.T.特罗斯科兰斯基，S.拉扎尔基维茨.叶片泵计算与结构（原版1976年）[M].机械工业出版社，1981，153.

Impeller Transformation of the Chemical Process Pump

QUShu-guo
(Qianguo Petrochemical Branch，Songyuan Jilin 138000，China)

At the 20 000 t/y Polytetrahydrofuran devices of Qianguo Petrochemical Company，the impeller of the intermediates reflux pump areoften blocked，the problem is discussed through calculation and analysis.

small flow and high lift；impeller；faultanalysis；transform

U467

A

1672-545X（2013）04-0291-02

2013-01-08

曲树国（1975—），男，河北沧州人，研究方向：转动设备的长周期运行。