TD250—188×10型加氢进料泵的设计

陈艳玲 张超 荆野

摘 要：在油品加氢处理、加氢精制等装置常常会用到加氢进料泵，而用户现场多采用进口产品。但是进口产品价格比较高，服务不及时，检修不方便、配件生产周期长，购买备件困难等缺陷制约着炼油厂及化工厂经济快速发展的需要，所以，各大炼油厂迫切希望国内泵厂自己能生产这样的大型加氢进料泵，开发研制运行可靠的大型加氢进料泵具有非常重大的意义。辽宁华锦集团化工有限责任公司180万吨/年加氢裂化装置， 加氢进料泵设计研制的成功为加氢进料泵的国产化奠定了基础。

关键词：加氢进料泵 选型设计 性能指标

中图分类号：TE966 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）01（c）-0110-02

为了加速我国石油化工行业的发展，促进石化行业重大装备国产化的步伐，根据国家重大技术装备科技攻关计划，在消化国外先进技术的基础上，自主开发设计结构合理、运行可靠的石油化工流程泵。TD250-188x10型泵就是在此基础上研制的高压、高转速的加氢进料泵，该泵用于辽宁华锦集团化工有限责任公司180万t/年加氢裂化装置，加氢进料泵是该装置的重要設备之一。该加氢进料泵的设计、试制成功，标志着我国大型泵的设计、制造达到国际先进水平。

1 泵的参数及主要技术性能指标

（1）泵的操作条件详见表1。

（2）泵的主要技术性能指标详见表2。

2 结构概述

TD250-188X10型加氢进料泵为卧式，双壳体，内壳体径向剖分式多级离心泵。设计、制造按美国石油学会 API610标准。从驱动端看泵为顺时针方向旋转，泵的结构图如图1所示。

泵筒体为整体锻造，泵为水平中心线支撑，进出口法兰均垂直向上。内壳体（泵芯）为多级节段式，整个泵芯装在泵筒体内并在吐出端用泵盖密封，可在不移动主管路的情况下，抽出内壳体进行维修或更换，缩短了现场维修时间。泵筒体、泵盖结构型式简单，便于进行应力计算及无损检验。泵芯包括有吸入函体、中段、导叶、末级导叶、轴、叶轮和平衡鼓等。高压静密封采用缠绕垫及金属密封面密封，低压密封采用“O”型密封圈密封。叶轮与轴采用热装结构，增加了转子的刚性，所有叶轮入口都面向吸入端按顺序排列并用卡环嵌入轴槽内使之轴向定位。

泵的转子由两端径向轴承支撑，轴承位于泵筒体外侧轴承体内，径向轴承是四油楔滑动轴承，润滑方式为强制润滑。为了兼顾泵组运转的可靠性及效率，平衡机构采用双平衡鼓结构，残余轴向力由米切尔推力轴承承受；同时配有轴向力检测装置，泵组运转过程中可以随时测定轴向力的大小和方向，保证平衡机构的安全运行。推力轴承承受残余轴向力，使转子轴向定位，保证轴始终处于受拉状态，这种轴承的设计考虑了足够的安全余量，能够承受非正常运转工作下产生的任何附加轴向力，推力轴承采用强制润滑。

轴封选用集装式机械密封，该型机械密封采用国外先进技术生产、制造。该泵的机械密封形式采用双重密封节构。冲洗方式按API610标准PLAN21+62，冲洗液由一级抽头打出，经过冷却器，返回密封室。机械密封的拆、装工作可保证在3h之内完成，同时，保证24000h的运转寿命。

3 设计的关键问题

（1）因该泵属于扬程高、流量大，对卧式泵而言，因转子挠度问题，应选用高转速（2980r/min），以减少泵的级数、缩短轴承之间的跨距。

（2）水力模型。经计算，该泵的比转速ns=57。该公司20世纪80年代曾在英国M+P公司引进了一批优秀的水力模型，其中一个模型的比转速与该泵基本相同，模型的工作转速n=2980r/min，在流量Q=200m3/h时，扬程H=160m，用泵的相经相似定律换算，模型放大1.05倍后，流量Q=253m3/h，单级扬程H=188m性能正好可以满足技术协议要求。后经试验验证，这种水力模型性能完全满足设计要求。

（3）泵的主要材料选用详见表3。

（4）泵结构强度、应力分析及转子动态计算。按扭矩初算轴的最小轴径为93mm，取叶轮处轴径为110mm，按第四强度理论进行轴的强度计算，轴不满足强度要求，但满足疲劳强度要求，故认为比较安全.泵筒体，泵盖，中段等主要承压件的结构强度，应力分析均按设计压力25MPa，设计温度140℃进行，并确保安全。泵盖螺栓、螺母、叶轮盖板、键等的强度计算均确保安全。

（5）联轴器的选用。该公司现在普遍采用弹性式联轴器、齿形联轴器和膜片联轴器。由于机组要进行两次对中找正，而选用膜片联轴器可以对轴向、径向进行一定的补偿，选用加长节又可以在不移动主机的情况下，拆装机械密封和联轴器，所以，无论从经济上和结构上讲，选用膜片联轴器都是比较合理的。

（6）电机的选用。该机组安装地点按IEC为2区，选用YAKS560-2W型电机，额定功率：1800kw；防护等级：IP54；绝缘等级：F级户外；转速：2980r/min；轴承采用强制润滑，电机冷却采用空-水冷。

（7）油站的选用。泵机组所需的润滑油量为：泵-33l/min；电机-13L/min。

选用的油站型号为：NRP63-200，公称流量为63L/min，公称压力为0.4MPa，过滤精度为25μm，采用双双联磁性过滤器，工作介质NG46，该润滑油站可以满足两套机组同时工作的需要。

4 厂内试验对设计的验证

TD250-188×10型加氢进料泵在加工制造过程中，经过实际生产工序验证，其结构合理，可靠、工艺、工装设计可行，确保了零件的加工质量和该泵的研制顺利完成。采用 GB3216-1989《离心泵、混流泵、旋涡泵试验方法》C级精度对泵进行试验，首先进行原速试验，试验证明，该泵的设计合理，工艺可行，满足了用户的使用要求，主要技术指标达到国外同类产品水平。

5 结语

通过厂内的型式试验和在用户现场的实际运转表明， TD250-188×10型加氢进料泵的设计先进，结构合理，运转安全可靠，自控性好，检修方便，水力部分设计可行。该泵的各项技术指标均达到设计要求，综合性能指标达到国外泵制造厂同类产品水平。

参考文献

[1] Igor J Karassik，著.泵手册[M].陈允中，译.北京：中国石化出版社，2002.

[2] 关醒凡.泵的理论与设计[M].北京：机械工业出版社，1987.

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[5] 张克危.流体机械原理[M].北京：机械工业出版社，2000.