500萬噸-年高溫減壓塔底泵提高效率的研究.pdf

1、近年來，隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，成品油的需求越來越大。對此國家發(fā)改委制定了煉油的中長期規(guī)劃，促進(jìn)我國煉油產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。然而長期以來，由于我國化工行業(yè)普遍存在的重工藝，輕設(shè)備的現(xiàn)象，致使化工設(shè)備的開發(fā)遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上工藝發(fā)展的要求，嚴(yán)重制約行業(yè)發(fā)展。
　　 減壓塔底泵是煉油工藝中的關(guān)鍵設(shè)備，由于其苛刻的應(yīng)用環(huán)境，致使國內(nèi)對于該泵的研制長期處于停滯狀態(tài)。目前在使用的該泵型都為進(jìn)口產(chǎn)品。根據(jù)中石化武漢分公司的國產(chǎn)化計劃。要求研制一臺500

2、萬噸/年煉油裝置高效率高汽蝕性能的高溫減壓塔底泵，考慮到將來擴大工藝到800萬噸/年的要求，將設(shè)計流量定為500m3/h。綜合考慮泵的性能要求和運行特點，考慮采用兩級雙支撐結(jié)構(gòu)，首級采用高汽蝕性能設(shè)計，次級采用高效葉輪，以彌補首級設(shè)計的效率損失。本課題研究的重點是次級高效葉輪設(shè)計。
　　 依據(jù)中石化煉油裝置高溫減壓塔底泵的工藝參數(shù)要求，本課題采用速度系數(shù)法、損失極值法，水力設(shè)計軟件等方法對次級葉輪，次級蝸殼、次級吸水室等水力部件

3、進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。對影響效率的幾個關(guān)鍵水力尺寸進(jìn)行不同的優(yōu)化組合，設(shè)計出三種葉輪模型、三種蝸殼模型和一種吸水室模型，組合成九組(次級)水力模型。
　　 應(yīng)用CFD軟件FLUENT對九組(次級)水力模型進(jìn)行流場分析和性能預(yù)測。綜合考慮內(nèi)部流動和性能曲線的變化情況，優(yōu)選一組方案，其效率達(dá)到84.3％，揚程146m，高于國家標(biāo)準(zhǔn)。對比該類型單級泵79.2％的效率標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到高效率的設(shè)計要求。采用FLUENT滑移網(wǎng)格模型，對離心泵內(nèi)部進(jìn)行非定

4、常數(shù)值模擬，探討內(nèi)部壓力分布的主要特點，為改進(jìn)泵的結(jié)構(gòu)，提高泵的效率，降低噪聲和振動提供依據(jù)。
　　 將優(yōu)選(次級)水力模擬與首級高汽蝕性能葉輪組合，進(jìn)行整機性能預(yù)測。預(yù)測結(jié)果為：在流量為400m3/h時，揚程319m，水力效率79.8％；流量為500m3/h時，揚程308m，水力效率83.9％。總體滿足性能要求，從而確定最終方案。
　　 通過樣機的試驗研究并與預(yù)測性能進(jìn)行比較表明：在較大的流程范圍內(nèi)流量-揚程曲線都比較

5、接近，誤差在工程應(yīng)用允許范圍內(nèi)；由于多級泵很難估算出容積效率和機械效率，在數(shù)值模擬基礎(chǔ)上得出的預(yù)測效率只是水力效率，所以誤差較大，只能作為參考。模擬和性能預(yù)測作為一種先進(jìn)手段，能大大加速研究工作的進(jìn)程，尤其在大型泵的研究中更有意義。
　　 通過優(yōu)化設(shè)計、數(shù)值模擬、預(yù)測性能等手段設(shè)計出的減壓塔底泵，經(jīng)過樣機試驗，泵的性能結(jié)果：流量為400 m3/h時，揚程為317.6m，效率為68.7％；流量為500m3/h時，揚程為305m，效