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低温泵

低温泵

低温泵是用来抽送低温液体(即液化气)的-林特殊泵。
  由于低温技术的迅速发展,冷冻机、冷藏设备、冷冻车、空气或气体的液化分离装置的应用范围日益扩大,以及以液化石油气体为燃料的各种石油化学工业的发展,都要使用很多的低温泵。特别是液化天然气的出现,为低温泵的发展和应用开辟了新的领域。目前低温泵主要用于以下几个方面:
  (1)石油化工部门中输送各种液态烃(最低温度达-104℃);
  (2)在空气或气体的深冷分离装置中,拙送液态氧(-183℃)、液态氮(-196℃)和液态氩等;
  (3)液化天然气的输送和贮存(-162。o);
  (4)钢铁、原子能和宇航工业中,用于抽送液态氧、液态氢(-253℃)等。
  因为低温泵抽送的是液化气,各种液化气和常温清水不同,它在常温常压下是气体在高压或低温下变为饱和液体,所以当低温泵抽送低温液体时若从周围吸收热量后很容易使液化气汽化、产生气体,同时大部分液化气直接或间接的都有腐蚀性、或是易燃或有毒的介质。大部分液化气的粘度比水低、润滑性差。所以泵的结构、材料、安装和运转等方面部有它的特殊之处:下面分别加以介绍。
  1、结构型式和特点
  由于液化气的种类和使用场合的不同,低温泵的结构型式很多。但-般以低温离心泵最为常见。其结构主要有以下特点:
  (1)泵的总体结构尽量对称布置,以便在冷态下变形均匀。为了防止泵轴在冷温下的变形,有的轴就是-根整体的光轴,没有螺纹和阶梯。叶轮-般不用轴套紧固轴上,而是在每个叶轮头部装钩头键单独固定。
  (2)为了保冷方便和输送危险介质;多采用双层壳体结构,如图所示。
  (3)泵的轴向力平衡多采用平衡孔、对称布置和推力轴承等方法。考虑到局部摩擦发热会使液化气蒸发烧损摩擦而,很少用平衡盘来平衡轴向力。
  4)低温泵多采用立式结构。由于立式结构,利于排气,改善泵的汽蚀性能,又便于提供足够长度布置轴封装置、隔冷等部件,同时还有利保冷,占地而积也小。
  2、轴封装置
  轴封装置是决定低温泵是否能长期运转的一个关键部件,低温泵的结构型式往往取决于轴封型式。因温度和液化气性质不同,轴封装置也各不相同,-般有以下几种:
  (1)双填料密封。
  用普通填料密封结构泄漏较多,而泄出的液化气吸收热量汽化会造成缺料部位冻结。采用双填料密封(图),在上下填料之间设置一密封室,从外输入一种气体(如氮气),压力比泵内稍高-些,以密封液化气。下部填料用外部手轮压紧。
  (2)机械式密封。有单端面、干式和复式密封三种。
  普通单端面机械密封,在低温下使用,轴和动环间的密封圈会失去弹性,妨碍动环轴向自由移动造成泄漏。另外由于外界传入热量和因摩擦生热使摩擦面干磨而损伤摩擦面,失去密封。这种密封-般在-50℃以下就不采用了。
  干式机械密封(图)的轴封装置设在泵体上方、下方设隔离室并由外界传入的热量使其中的液体汽化,用液体的蒸气压把液面压下,使密封部位完全处于气相中。这种密封广泛地用在液化天然气和液态氧的密封上。
  复式机械密封和干式密封一样,利用导入热量使波面下降,在上边接近常温的地方设一密封室,把密封液体(低疑点的油)注入密封室,靠这种密封液体的压力密封。为使密封液体保持一定的压力,并且不致温度过低,设有加压、保温装置。
  (3)迷宫式密封。
  它是用石墨制成的许多个矩形齿状填料与泵轴间构成所谓迷宫。在这迷宫中间设一气体入口,在此处通入与填料内压力相平衡的密封气体(氧、氮气等),把液面压下到一定位置达到密封。
  (4)密闭式密封。
  去掉轴封装置,把泵的整个回转部分封闭起来,电动机转子和外界大气隔绝。如低温屏蔽泵就是采用密闭式密封。
  3、轴承
  泵的上部轴承己接近大气温度,一般采用推力轴承。下部轴承在工作介质中,若局部磨损,会因摩擦发热而使液化气汽化出现粘合现象,所以-般采用滑动性好的材料,如聚四氟乙烯和石墨等。如果采用金属材料,需要提高硬度和强化表面,对旋转表面要进行氮化处理或堆焊司太特硬质合金。
  4、材料
  低温泵的材料主要考虑低温脆性、低温下的材料变形,材料的相对线性收缩等。
  5、安装和运转
  (1)低温泵在装配上不同于一般泵,对装配零件必须严禁沾上水分和油脂,因此零件必须用溶剂洗干净,干燥后装配。
  (2)防止热量从外界传入泵内,使泵内液体吸热汽化产生大量气体,引起泵性能降低,因此泵和吸入管线必须有保冷装置。低温泵的保冷比高温泵的保温更为重要。
  (3)泵及共管路内若有油、水分和空气等,当通入低温液体则会冻结而影响泵的平稳运转或引起事故,因此运转前需清洗干净并用干燥的气体(如氮气)进行置换泵内的空气o
  (4)为使泵完全在液体中运输在运转前应对泵和管线通入液体进行预冷。
  (5)泵的吸入口和吸入管线设有排气装置,以便使泵在运行前或运行中排除内部产生的气体。
  随着低温技术的迅速发展,对低温泵的需要量越来越大。近年来,低温泵的发展很快。目前,低温泵是向大容量、多级、高扬程和高转数的方向发展。
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