1、1立式高速泵双喉口扩散器的改造应用摘 要：介绍了立式高速泵的结构及故障处理，通过双喉口扩散器的研究改造，论述了高速泵双喉口扩散器的选用及改造过程。 关键词：高速泵 喉口 扩散器 一、高速泵基本结构及简介 高速泵是基于新理论研制成功的一种新型石化泵，虽然人们也称其为高速离心泵，但它的过流部件和结构形状和一般离心泵又不相同，它属于一种部分流泵，因此高速泵又被称作为部分流离心泵，由美国Sundyne（圣达因）公司首先研究成功并推广应用，高速泵在小流量高扬程参数范围内（低比转速下）具有性能优良、可靠性高和寿命长的特点，在石油化工行业已得到广泛应用。 二、双喉口扩散器的应用改造概述 1.相关技术资料 兖
2、矿鲁南化工醋酸系统共有圣达因 API 系列高速泵 19 台，其中一台设计流量为 50m3/h，设计扬程为 306m 的高速泵自 2008 年底试车至 2009年初投入运行后，多次出现因高速轴（输出轴）轴头断裂导致叶轮、诱导轮与泵体扩压器流道、端面磨损，从而导致泵变速箱及机封等相关部件损坏事故，对系统的连续生产造成了严重的安全隐患。 2.故障原因分析 2.1 高速轴采用普通实心轴结构，高速泵较大流量时叶轮导致高速轴2的受力集中在轴头尺寸变化位置； 2.2 高速泵扩压器采用单喉口设计，较大流量时对叶轮及高速轴发生径向偏心力，导致高速轴的轴头频繁断裂； 3.改造方案及实施要求 3.1 将普通实心高速
3、轴的轴头改为花键结构形式的轴头，叶轮与高速轴轴套配合部位进行相应的花键结构改造； 3.2 高速泵扩压器由单喉口设计改为对称分布的锥形扩散双喉口结构。在转速 n 及叶轮直径 D2 为常数的条件下，流量取决于扩散器的喉部面积 At，即扩散器的喉部面积决定着最佳效率点流量的大小，由于高速泵具有扬程中断特性（当通过喉部的液体速度等于或略大于叶轮圆周速度时，就会破坏液流的连续性，造成扬程突然下降到零的现象，对应扬程中断时的流量被称为中断流量值） ，当叶轮圆周速度不变时，扩散器喉径越大，中断流量值也越大，曲线的过渡也就越缓和。高速泵的扬程中断特性当发生超过流量时对电机有保护作用，但由于其最高效率点往往就在
4、中断流量附近，因此改造设计时应将设计工况取在最高效率点，而实际使用时必须在略低于设计流量的条件下运行，以免发生扬程不稳定的现象。 由于流量取决于扩散器的喉部面积 At，扩散管喉部流速 Ut 为主要设计参数，因此根据流量需求按照公式倒退进行计算确定扩散器喉部面积和喷嘴形状。 论证及计算过程： 3P1401 重相泵改造采用扩散形涡室结构，流量 Q=50m3/h，扬程H=470480m（液柱） ；泵的转速（高速轴输出转速）为 8557r/min，叶轮直径增加到 184mm；分别代入公式计算得： 叶轮的外圆速度 U2 为： 扩散器喉部流速为：（扩散器扩散角取值为 8，系数 K 为 0.7） 扩散器喉部
5、面积 At 为： 由于扩散器喉部面积大于 220mm2，按照圣达因高速泵的流道设计要求，采取双喉口扩散器结构，则扩散器单个喉口的喉部面积为计算喉部面积的一半，即单个喉口的喉部面积为 115.5mm； 计算喷嘴的半径： 得出扩散器喉部喷嘴直径 d = 12.12 mm 在得出扩散器喉部面积后，由公式： 流量=喉部高速流道叶尖切向流速常数 对喉部面积进行校验修正，修正核算喉部高速流道直径，确定喉部面积及喉部喷嘴的具体尺寸。 需要喉部高速流道出口尺寸经过常数修正为 D=12.8mm 即选用全蜗壳对称设置双喉孔发散型的扩散器（有效的平衡叶轮及高速轴的径向力） ，单个喉口的高速流道直径为 12.8mm，
6、并对扩散器及扩散器喉口进行相应的设计改造及应用。 三、结束语 通过设备长周期效益运行的实践论证和全蜗壳对称设置双喉孔发散型的扩散器改造成功应用，证明了对高速泵扩散器选用改造的成功，积4累了关键设备检修的技术数据，为今后的独立检修和消除技术封锁奠定基础，相信对高速泵扩散器的选型和故障的改造将起到一定的推进作用。参考文献 1 关醒凡. 现代泵技术手册M. 宇航出版社，1995. 2 全国化工设备设计技术中心站机泵技术委员会. 工业泵选用手册M. 化学工业出版社，1999. 3 沈阳水泵研究所， 中国农业机械化研究院. 叶片泵设计手册M.北京：机械工业出版社，1983. 4 胜达因 NMD 无泄漏磁力驱动泵产品介绍样本及安装维护手册 1993. 作者简介：姓名：赵洋，出生年月：1975 年 8 月， 性别：男， 民族：汉族， 籍贯：山东省滕州市， 山东鲁南化工有限公司醋酸车间设备主任。
