液氧泵的結(jié)構(gòu)原理

1、液氧泵的結(jié)構(gòu)原理及其操作,,Company Logo,概述,,Company Logo,液氧泵的用途,1、液氧泵是一種低溫液體泵，借以提高液氧的壓力，達(dá)到輸送液氧的目的，它可以分為離心式和柱塞式兩大類。 柱塞泵一般用于壓送小流量、高壓力的液體，而離心式液氧泵在大中型低壓空分中被廣泛應(yīng)用。,Company Logo,液氧泵的用途,2、主要用于：帶液氧吸附器或上下塔分開流程中的循環(huán)液氧泵 （10000空分和14000空分中使用的液氧泵）；內(nèi)

2、壓縮流程中的產(chǎn)品液氧泵（28000空分中使用） ；槽車沖裝泵（500m3液氧儲槽使用）等。,Company Logo,液氧泵（離心式）的結(jié)構(gòu),離心式液氧泵又分為單級泵和多級泵。泵殼內(nèi)有一個葉輪的泵稱單級泵（10000和14000空分使用的液氧泵）；泵殼內(nèi)串聯(lián)多個葉輪的稱多級泵（28000空分液氧泵）。液氧泵的基本結(jié)構(gòu)有吸液室、葉輪和壓液室，這三部分組和在一起形成泵的通流部分。如圖所示：,Company Logo,液氧泵（離心式）的結(jié)構(gòu)

3、,老空分使用的單級液氧泵,Company Logo,液氧泵（離心式）的結(jié)構(gòu),28000空分使用的多級液氧泵,Company Logo,離心泵的結(jié)構(gòu),(1) 吸入室:它的作用是使液體均勻地流進(jìn)葉輪。(2) 壓液室:它的作用是收集液體,并把它送入下級葉輪或?qū)蚺懦龉?與此同時降低液體的速度,使動能進(jìn)一步變成壓力能。壓液室有蝸殼和導(dǎo)輪兩種形式。蝸殼因流道做成螺旋形而得名 ,液體沿螺旋線流動,隨著流

4、道截面的增大而降低速度,使動能變成壓力能;導(dǎo)輪常見于分段多級泵,為了使結(jié)構(gòu)簡單緊湊,在一級葉輪和次級葉輪之間的能量轉(zhuǎn)換采用導(dǎo)輪,液體沿導(dǎo)輪規(guī)定的流道流至次級葉輪的入口。,Company Logo,（3）葉輪:它是離心泵內(nèi)傳遞能量給液體的唯一元件,泵通過它使機(jī)械能變成了液體的壓力能,使液體的壓力提高。葉輪用鍵固定于軸上，隨軸由原動機(jī)帶動旋轉(zhuǎn),通過葉片把原動機(jī)的能量傳給液體。 按照葉輪的結(jié)構(gòu)形式分類，可分為閉式葉輪、開式葉輪和半

5、開式葉輪。閉式葉輪由若干葉片和它們兩側(cè)的輪蓋和輪盤組成，相鄰的兩個葉片和輪蓋、輪盤所圍成的空間即為液體的流道；開式葉輪，只有葉片，沒有輪蓋和輪盤；半開式葉輪，只在葉片的一側(cè)有輪盤。,離心泵的結(jié)構(gòu),Company Logo,液氧泵的結(jié)構(gòu)（泵的密封系統(tǒng)）,我廠的杭氧液氧泵與法國CRYOSTAR液體泵密封氣結(jié)構(gòu)不太相同，對于A#空分BP09—12.6/4.6-Ⅰ型液氧泵，動密封采用主、副兩級充氣迷宮密封，主密封氣經(jīng)一精密減壓閥減為0.2~0.

6、3MPa，進(jìn)入迷宮達(dá)到密封效果，并用壓頭為0.01~1.0bar的副密封氣沖淡漏出的低溫氣體及阻止軸承內(nèi)的油氣進(jìn)入低溫區(qū)。密封氣壓力供應(yīng)正常很重要，一般設(shè)有主密封氣壓力低于迷宮上游壓力0.05bar時報警，副密封氣低流量于1.2Nm3/h時連鎖停泵。如圖所示：,Company Logo,液氧泵的結(jié)構(gòu)（泵的密封系統(tǒng)）10000空分,,Company Logo,,液氧泵的結(jié)構(gòu)（泵的密封系統(tǒng)）10000空分,主密封氣壓力調(diào)節(jié),付密封氣減壓閥,

7、,,,,,,,,葉輪背壓,主密封氣壓力,付密封氣壓力,Company Logo,液氧泵的結(jié)構(gòu)（泵的密封系統(tǒng)）10000空分,,,迷宮上游壓力引壓管,副密封氣進(jìn)氣管線,,,混合氣放空,副密封氣放空,,,主密封氣引壓管,主密封氣進(jìn)氣管線,Company Logo,液氧泵的結(jié)構(gòu)（28000空分液體泵的密封原理）,密封氣與參比氣壓差,參比氣與放空氣壓差,液氧泵密封原理為：密封氣經(jīng)一精密減壓閥減為Pin后，進(jìn)入迷宮，與從葉輪輪背泄露(也經(jīng)過一段密

8、封器)的氣體一起從混合氣排放口以Pout排出，正常情況， Pin比Po（葉輪輪背壓力）高 0.1～0.2bar， Po比Pout高 0.1～0.2bar。,Company Logo,28000空分液氧泵密封系統(tǒng)結(jié)構(gòu),溫度探頭,,,,,,油脂隔離室,,,密封進(jìn)氣,參比氣引出,,,迷宮,液氧泵液氧進(jìn)口,,,泵氣回流管道,,一級葉輪,罩殼,Company Logo,28000空分液氧泵密封系統(tǒng)結(jié)構(gòu),,,,充N2油脂隔離箱,,,N2進(jìn)迷宮管線,

9、,,混合氣出迷宮放空管線,,,參比氣壓力引壓管線,Company Logo,28000空分液氧泵密封系統(tǒng)結(jié)構(gòu),,放空氣引壓管,,Pin引壓管,,迷宮密封氣入口管線,,,,罩殼排氣管,油脂隔離箱排氣管,參比氣壓力引壓管,罩殼密封氣進(jìn)氣管線,,,油脂隔箱密封氣進(jìn)氣管線,Company Logo,液氧泵密封系統(tǒng)流程圖(28000空分),密封氣,油脂隔離箱,去罩殼密封2,迷宮進(jìn)氣,密封氣與參比氣壓差調(diào)節(jié)及變送器,混合氣放空,參比氣與放空氣壓

10、差顯示,迷宮溫度控制在0~-50℃，低于-75℃報警，低于-120℃聯(lián)鎖,,Company Logo,28000空分液氧泵密封系統(tǒng)結(jié)構(gòu),膜片,彈簧,調(diào)節(jié)旋鈕,參比氣,密封氣通道,,,,,,,,2,,,3,,罩殼壓力,,放空與參比氣壓差,通過壓力調(diào)節(jié)閥1調(diào)節(jié)罩殼及充氮氣油脂隔離箱壓力為0.1～0.2bar，調(diào)節(jié)閥2對參比氣與放空氣壓差為0.1~0.2bar，壓力調(diào)節(jié)器3調(diào)節(jié)密封氣與參比氣壓差為0.1~0.2bar，如壓差低于0.04ba

11、r報警，低于0bar聯(lián)鎖停泵。,提升閥,Company Logo,液氧泵的工作原理,液氧隨葉輪旋轉(zhuǎn)，在慣性離心力的作用下自葉輪中心被甩向外周并獲得了能量，使流向葉輪外周的液體的靜壓強提高，流速增大。液體離開葉輪進(jìn)入蝸殼或擴(kuò)壓器，因蝸殼內(nèi)流道逐漸擴(kuò)大而使流體速度減慢，液體的部分動能轉(zhuǎn)換成靜壓能。于是，具有較高壓強的液體從泵的排出口進(jìn)入排出管路，被輸送到所需的管路系統(tǒng)。對于低溫液氧泵，其工作介質(zhì)雖然是一種沸點很低，極易揮發(fā)的液體，但在良好的

12、保冷條件下，液氧是一種流動性好，十分清潔的流動介質(zhì)，它的流動規(guī)律和一般流體基本相符。液氧經(jīng)過離心式液氧泵后所獲得的能量叫泵的揚程，通常用液柱為單位（m）。28000空分液氧泵的揚程為：3760m.,Company Logo,液氧泵是根據(jù)分餾塔裝置進(jìn)行配置的。當(dāng)分餾塔的上、下塔分開裝置時，如圖所示,這種配置的液氧泵是上、下塔聯(lián)系的紐帶，液氧泵必須連續(xù)運轉(zhuǎn)。,液氧泵的操作及維護(hù),Company Logo,當(dāng)分餾塔是上、下塔疊裝時，如圖所示，

13、這種配置的液氧泵主要是控制主冷凝蒸發(fā)器中液氧所含的乙炔量在允許范圍之內(nèi)。,液氧泵的操作及維護(hù),Company Logo,內(nèi)壓縮流程中，液體泵的作用是向后系統(tǒng)輸送產(chǎn)品液氧、液氮。如圖所示：,液氧泵的操作及維護(hù),Company Logo,液氧泵啟動前的準(zhǔn)備,液氧泵啟動前的準(zhǔn)備：（1）徹底預(yù)冷液氧泵，輸送軸封干燥氮氣。（2）關(guān)閉出口閥，打開進(jìn)口閥和放空閥（吹除閥）。（3）見液氧流出后關(guān)閉放空閥。（4）不斷盤車，以防泵在降溫過程中凍結(jié)，

14、檢查密封。（5）待進(jìn)口壓力指示值穩(wěn)定后，啟動電動機(jī)，緩慢打開出口閥。（6）用手盤車不靈活時，應(yīng)繼續(xù)加熱吹除。對于28000空分液氧泵，啟動前的準(zhǔn)備包括以下兩點:1、測量迷宮放空氣及泵體加溫氣的露點，低于-60℃允許預(yù)冷，防止因露點過高，有水份存在，損壞迷宮及泵體。2、預(yù)冷泵時，需打開泵氣回流閥，并調(diào)整密封氣的壓差。3、點動電機(jī)測試液氧泵的轉(zhuǎn)向，并確認(rèn)轉(zhuǎn)動正確無誤（順時針轉(zhuǎn)動）。,Company Logo,液氧泵的啟動操作,1

15、、啟動時，將出口閥打開1.5~2 圈，全開旁通閥（回流閥），關(guān)小前密封 氣，待出口壓力上升后，迅速開大前密封氣，提高密封氣壓力，關(guān)閉氧氣放出閥。（對于28000空分應(yīng)根據(jù)主冷液位的高度情況確認(rèn)是否啟動，主冷液位應(yīng)不低于3200mm）2、當(dāng)液氧泵出口壓力不能上升時，應(yīng)停泵繼續(xù)預(yù)冷，泵運轉(zhuǎn)穩(wěn)定后，逐漸開大出口閥，關(guān)閉回流閥。（對于28000空分液氧泵的出口壓力調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)也是提高壓力的一個手段）3、當(dāng)液氧泵端蓋結(jié)霜時，應(yīng)提高密封氣壓

16、力，至結(jié)霜消失為止。4、正常運轉(zhuǎn)時，適當(dāng)關(guān)小后密封氣，防止氣體過多，將前軸承內(nèi)的潤滑脂吹掉，并根據(jù)運行情況，適當(dāng)增加潤滑脂。5、當(dāng)一臺液氧泵故障時，啟動另一臺液氧泵，并將故障的液氧泵進(jìn)行加熱吹除，留以備用。6、加熱液氧泵時，先關(guān)閉進(jìn)、出口閥和回流閥（28000液氧泵加溫時應(yīng)先關(guān)閉泵氣回流閥），打開吹除及排液閥排放液氧，然后打開加熱閥，用常溫干燥氮氣對液氧泵進(jìn)行加溫吹掃，吹掃至吹出氣體的露點低于-60℃時為合格。7、加熱過程中，嚴(yán)

17、禁盤車，以防損壞密封套。,Company Logo,低溫離心泵的氣蝕現(xiàn)象,由于沿葉輪進(jìn)口流道的水力阻力和流速的增加， 在葉輪進(jìn)口緣后不遠(yuǎn)處的壓力p1比進(jìn)口管道處的壓力p2 有所降低。當(dāng) p1 降低到等于液體在該處溫度下的飽和蒸汽壓 p 時，液體開始沸騰、汽化，于是，在流體中形成氣泡。夾帶著氣泡的液體沿葉輪離心力方向流動。當(dāng)它到達(dá)葉輪內(nèi)壓力升高的區(qū)域時，蒸汽又重新冷凝， 使汽泡破裂。汽泡破裂的極為迅速，因此它周圍的液體以極高的速度沖向汽泡

18、所占有的空間，在該區(qū)域葉輪的表面上產(chǎn)生局部沖擊作用。上述過程總稱為液氧泵的汽蝕現(xiàn)象。,Company Logo,汽蝕的危害性,1、由于汽泡重新凝結(jié)而產(chǎn)生的局部沖擊作用， 在葉輪內(nèi)表面上產(chǎn)生極大的應(yīng)力。大量小汽泡的形成和破裂過程極快，而且葉輪長期受到反復(fù)不斷的沖擊，會使葉輪材料受到超過其極限強度的沖擊力，從而在材料表面上出現(xiàn)蜂窩狀的蝕點，產(chǎn)生空洞。2、汽蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生，改變了葉輪內(nèi)流通部分的有效面積和液流方向，破壞了葉輪內(nèi)液體的穩(wěn)定流動和

19、正常的速度及壓力的分布，致使其阻力增加。因此，泵的揚程驟然下降，功率增加，效率急劇下降，流量顯著減少，甚至迫使泵中斷工作。3、產(chǎn)生汽蝕時， 泵發(fā)生強裂振動和異常噪音， 嚴(yán)重時使泵不能繼續(xù)運轉(zhuǎn)。,Company Logo,如何避免氣蝕現(xiàn)象發(fā)生,1、在流程設(shè)計時， 應(yīng)該使液氧進(jìn)入液氧泵前有一定的過冷度（一般為6~12℃ ）。2、泵體要安裝在較低位置，使液氧進(jìn)口處有一定的靜壓頭。3、作為低溫泵，要注意絕熱保冷，盡量減少冷損失。4、液體

20、泵啟動前預(yù)冷要徹底，否則，液氧流入后會發(fā)生因溫度升高而部分氣化，導(dǎo)致氣蝕發(fā)生。,Company Logo,14000空分液氧泵長期不打量的原因分析,1、液氧泵進(jìn)口過濾網(wǎng)有異物堵塞： 07年7月冷箱檢修時檢查過濾網(wǎng)沒有發(fā)現(xiàn)任何異物。2、液氧泵進(jìn)口管線設(shè)計不合理，有氣蝕現(xiàn)象：冷箱內(nèi)檢查確認(rèn)液氧泵進(jìn)口管線現(xiàn)場實際安裝流程與設(shè)計圖紙不符，經(jīng)與廠家人員協(xié)商進(jìn)行了改造，改造內(nèi)容如下：一是減少液氧泵進(jìn)口管線的彎頭數(shù)，縮短液氧泵進(jìn)口管線長度；二是

21、將液氧泵進(jìn)口管線處的水平段改為有 15°傾角的管線，避免水平管線上部氣體積聚引起液氧泵氣蝕；三是將液氧泵進(jìn)口管線材料由5 0 5 2改為5 0 8 3 ，提高管線的強度，防止管線變形。3、液氧泵進(jìn)口管線上有異物堵塞：在對進(jìn)口管線改造時發(fā)現(xiàn)上塔底部進(jìn)液氧泵前管線處有形如 “[ ”的脫落物，緊貼在上塔底部和液氧泵進(jìn)口管線的連接處，堵住了泵的進(jìn)口管路。經(jīng)分析，該脫落物是塔內(nèi)的防湍流板，此板在開車期間隨著液體的不斷流動在塔內(nèi)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)

22、轉(zhuǎn)移至液氧泵進(jìn)口時，就會造成液氧泵不打量。采取瞬間停泵再開泵，脫落物有可能被沖離液氧泵進(jìn)口處，此時液氧泵恢復(fù)正常打量。,Company Logo,14000液氧泵進(jìn)口管線改造圖,Company Logo,28000空分液氧泵不打量的原因,該液氧泵進(jìn)口過濾器開車初期曾連續(xù)兩次進(jìn)行清理，未發(fā)現(xiàn)過多異物，主要是因該進(jìn)口過濾器安裝在傾斜向上45°的位置，停泵或反向加溫時，積聚在過濾器的異物容易返回進(jìn)口管道中，達(dá)不到完全過濾異物的目的，

23、導(dǎo)致大量鋁屑積聚在過濾器處，使液氧泵的進(jìn)口阻力增大，吸入壓力只有0.5bar，低于吸入壓力1.5bar的指標(biāo)，導(dǎo)致液氧泵發(fā)生氣蝕。附液氧泵進(jìn)口過濾器安裝位置圖如下：,Company Logo,28000空分與國泰液氧泵對比圖,Company Logo,提高28000空分液氧泵輸氧量的改造對策,1、對液氧泵進(jìn)口管線下方安裝Φ57×3喇叭口實施改造，用于收集和集聚雜物。2、將液氧泵的加溫流程由反向改為正向加溫，使管道中留存的異物