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低温液体泵

来源:技术文章    发布时间:2018-08-21    浏览:256次

低温液体泵(简称低温泵)是在石油、空分和化工装置中用来输送低温液体(如液氧、液氮、液氩、液态烃和液化天然气等)的特殊泵。在空分中它主要用于输送液态产品,如液氧泵、液氮泵及液氩泵等产品泵。在空分工艺流程中也设置工艺泵,例如:在主冷防爆系统中的液氧循环泵;上、下塔分开时,将上塔底部的液氧送入下塔顶的主冷凝蒸发器;粗氩塔分成粗氩塔I和粗氩塔Ⅱ,两塔之间设置的液氩泵等。 按照工作原理的不同,低温泵主要分为往复式和离心式两类。

用途

它的用途是将低温液体从压力低的场所输送到压力高的场所。随着空分技术的发展,低温液体得到了广泛的应用及发展。其在空分设备中的只要作用为:用于液体循环;或是从贮槽抽取液体并将其压入汽化器,汽化后送给用户。

工作原理

离心式低温液体泵的工作原理与离心水泵相同。离心泵是依靠旋转叶轮对液体作功,将原动机的机械能传递给液体。当泵内充满液体工作时,由于叶轮高速旋转,液体在叶轮作用下产生离心力,驱使液体在从叶轮进口向出口流动的过程中,压力能和速度能均增加,继而在扩压室内又将速度能进一步转化成压力能后输出。简单概括:离心泵的工作原理是:离心泵工作时,依靠泵内、泵外的压差,将液体不断吸入泵内,靠叶轮的高速旋转使液体获得动能;靠扩压管或导叶将液体的动能转换成压力能。

往复式低温泵与往复式压缩机的工作原理相类似,是一种容积式的压缩机械。它由活塞(柱塞)在液缸工作腔内往复运动,使工作腔容积产生周期性变化,来实现吸液-压缩-排液全过程。

当活塞(柱塞)向右移动时,泵缸容积增大,压力随之降低,当进口管中的液体压力大于泵缸内压力时,吸入阀开启,液体流入泵缸。当曲柄转过180°以后,活塞(柱塞)向左移动时,泵缸的容积减小,因液体是不可压缩流体,因此压力将迅速升高,当其压力升至可以打开排出液时高压液体经排出阀排出,这就是往复式液体泵的一个工作周期。

由此可见,往复式泵的流量是脉动的、不连续的。脉动的次数由转速决定。往复式泵的排压是由管路特性所决定的,这是因为只有泵缸内液体的压力高于排出管的压力时,排出阀才能打开。正因如此,只要电机功率充足泵密封性良好,往复式泵的排液压力,可以满足低、中、高压的各种管网的压力需求。

特点

低温泵与一般通用泵不同,它要在液体输送过程中保持低温,尽量减少冷损,否则低温泵会由于液体的汽化而不能工作。因在低温条件下工作,其泵的材质、结构、运行,安装等方面都与通用泵有所不同。

分类

低温液体泵是用来输送低温液体,并提高其压力的机械。根据作用原理,低温泵可分为叶片式和往复式两大类。叶片式有离心式、混流武和轴流式。往复式有柱塞式和活塞式。

离心泵是叶片式中常用的一种。离心式又有单级和多级之分。柱塞式泵是往复式中常用的一种,有单列和多列之分。

离心式低温泵多用于低、中压输送。柱式低温泵用于压力高、流量小的系统。

设计注意事项

低温液体泵在结构设计时应注意以下问题:

(1)为保证零件在低温下冷收缩均匀,其结构应对称;

(2)泵的进、出口管路必须设有冷收缩的补偿,如金属波纹管补偿等;

(3)常温区与低温区之间的连接零件应选用热导率低的材料制造,以减少导热损失;

(4)尽可能地减少低温区工作的零部件的热容量,以减少液体的汽化损失,缩短起动时间;

(5)在低温区工作且有相对运动的零件,也尽可能地选择线膨胀系数相接近的材料来制作;包络零件的线膨胀系数须小于或等于被包络零件的线膨胀系数,以防止冷收缩时产生卡死现象;

(6)对在低温下工作的重要零件,特别是对那些耦合要求很严高的运动零件(如轴封的动环和静环,柱塞泵的柱塞和缸套等)在进行后一道精加工之前,必须作冷处理。冷处理温度一般应低于或等于工作温度,处理时间为1~4小时;

(7)为防止低温液体的汽化,特别要注意泵体及进口管道的绝热,一般用珠光砂或发泡材料,对温度很低的液氢泵和液氦泵则常采用真空绝热;

(8)密封是低温泵设计中的关键问题之一,泵的密封采用封闭式或轴封式。轴封式有三种类型:机械密封(有干式和湿式两种),迷宫密封和填料函密封。对于温度较低的泵,常采用机械密封

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