旋壳泵在短纤维装置的应用

李建康 刘强

摘 要：介绍洛阳石化短纤维装置原多级泵使用中存在的问题，提出旋壳泵代替多级泵，将旋壳泵从效率、结构、维修等方面与多级泵进行对比分析，总结出旋壳泵替代多级泵的应用优势和经济性。

关键词： 旋壳泵；多级泵；经济性

1 概述

冷凝水泵1832-P02当初设计选型为多级泵，该泵从美国 INGERSOLL-DRESSER PUMP COMPANY（英格索兰德莱赛）进口，泵型号：1.5 WDXE。

2 出现问题

该泵于2000年投入运行，起初工况良好，随着生产线的频繁开停车，蒸汽波动增加，出现泄漏、振动大、磨损等故障，之后一直处于频繁维修状态，有时运行周期甚至不到一周。

3 原因问题

经过分析，总结出导致该多级泵出现故障原因有以下三点：

3.1 工作条件差

短纤维装置后加工为非连续性生产，蒸汽用量变化大，系统压力不稳定，多级泵入口冷凝水罐压力波动大：波动范围为0.32MPa-0.8MPa、泵出口供量波动为：2-8 m3/h 、介质温度高等导致泵在运行过程中汽蚀严重、振动大，电机端滑动轴承和后端滚动轴承频繁损坏，从而叶轮与口环间磨损。

3.2 泵级数多

该多级泵分为8级，静密封点多，级间易泄漏。

3.3 维修困难

多级泵结构紧凑，口环和壳体为一体，泵的口环磨损后，需要整体更换口环及壳体，备件费用高和数量不足，未能及时维修更换。

4 解决对策

结合泵实际工况，从泵的效率、结构稳定性、转速、密封可靠性等方面考虑，决定对泵重新选型，最后确定选型为旋壳泵。

2008年大检修时将多级泵更新为江苏海狮泵业制造有限公司生产的2台旋壳泵，选型号为：HXK300-S2，设计流量为8.8 m3/h，扬程：354 m ， NPSHr为3 m，采用变频调速。

5 选择旋壳泵的原因

5.1 效率更高

表1 旋壳泵和多级泵效率对比

性能范围 旋壳泵 多级泵

Q：4m3/h H：120～500m 40% 31～33%

Q：6m3/h H：120～500m 42～48% 36～45%

Q：10m3/h H：120～500m 50～55% 40～50%

Q：16m3/h H：120～500m 55% 55%

相同扬程下（表1），流量在6m3/h ～10m3/h之间时，旋壳泵效率比多级泵效率高10%左右。

5.2 摩擦损失小

多级泵液体旋转而泵体相对静止，旋转的液体与泵体之间存在很大的摩擦损失。旋壳泵内液体与转鼓同步旋转，基本上消除了摩擦损失，虽然有转子腔和集水管的水力损失，而与液体有相对运动的皮托管只有很小的作用面积。

5.3 密封性强，受力平衡

旋壳泵的机械密封设置在低压进口处，解决了高压密封难题。在结构上，即使机封泄漏也不会影响到轴承，设置检漏孔，便于观察泄露情况。多级泵叶轮密封环容易级间泄漏、平衡盘泄漏等。

旋壳泵为单级泵，易损件较少，旋壳泵转速低、基本上没有轴向力和不平衡径向力，而多级泵轴承承受较高的轴向力及不平衡径向力。

5.4 能耗低

与多级泵相比具有节能的特点。旋壳泵采用变频调速，根据出口流量要求，调节电机的输出功率，变频电机功率比之前电机功率低4KW。

6 运行现状

2008年旋壳泵投入使用，该泵机械密封曾磨损泄漏两次和润滑油乳化导致轴承磨损一次，分析为正常运转损耗和外部原因所致，泵本身性能在运行中得到了证明，现在运行周期保持在两年以上，上次故障时间为2012年3月份，目前运行工况良好。

7 经济性分析

7.1 降低维修成本

多级泵维修次数多，维修费用较高。旋壳泵由于机械密封设置在进口低压区，延长泵的使用寿命，运行更加平稳。原多级泵密封部件多，易损件较多，机封、叶轮、口环、轴承等，而旋壳泵主要易损件为机封，采购周期远低于进口备件，且费用较低。

表2 旋壳泵和多级泵维修成本比较

型号 维修次数 时间 总维修成本 平均年维修成本

HXK300-S2（旋壳泵） 5 6年 13800 2300

1.5 WDXE（多级泵） 31 8年 165000 20625

年节约维修成本为：20625-2300=18325元。

7.2 节约电费

旋壳泵连续运行一年按330天计算，流量为8.8 m3/h ，电压380V计算（表3）：

实际每年节电330×24×（28.1-24.8）=26136度电。工业用电按0.6元/度计，每年节约电费1.57万元，2008年至今大概节约电费9.41万元。

表3 旋壳泵和多级泵性能参数对比

型號 电机功率（KW） 实际电流（A） 实际功率（KW）

HXK300-S2（旋壳泵） 30 37.7 24.8

1.5 WDXE（多级泵） 34 43.3 28.1

7.3 成本较低

进口1.5 WDXE多级泵，购置费用为 5.68 万美元/台，按照当时美元与人民币汇率为 8.2 ，约人民币约47 万元/台。 2008年HXK300-S2旋壳泵包括变频器在内的购置费用约为15万元/台，每台泵节约成本32万元。

8 结束语

从设备运行的可靠性和经济性而言，在高扬程、低流量的工况下，用旋壳泵代替多级泵运行具有经济节能性，旋壳泵在洛阳石化短纤维装置上运行效果良好。