500萬(wàn)噸-年高溫減壓塔底泵提高效率的研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，成品油的需求越來(lái)越大。對(duì)此國(guó)家發(fā)改委制定了煉油的中長(zhǎng)期規(guī)劃，促進(jìn)我國(guó)煉油產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。然而長(zhǎng)期以來(lái)，由于我國(guó)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(kāi)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(guó)內(nèi)對(duì)于該泵的研制長(zhǎng)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(guó)產(chǎn)化計(jì)劃。要求研制一臺(tái)500

2、萬(wàn)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(lái)擴(kuò)大工藝到800萬(wàn)噸/年的要求，將設(shè)計(jì)流量定為500m3/h。綜合考慮泵的性能要求和運(yùn)行特點(diǎn)，考慮采用兩級(jí)雙支撐結(jié)構(gòu)，首級(jí)采用高汽蝕性能設(shè)計(jì)，次級(jí)采用高效葉輪，以彌補(bǔ)首級(jí)設(shè)計(jì)的效率損失。本課題研究的重點(diǎn)是次級(jí)高效葉輪設(shè)計(jì)。
　　 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(jì)軟件等方法對(duì)次級(jí)葉輪，次級(jí)蝸殼、次級(jí)吸水室等水力部件

3、進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)影響效率的幾個(gè)關(guān)鍵水力尺寸進(jìn)行不同的優(yōu)化組合，設(shè)計(jì)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(jí))水力模型。
　　 應(yīng)用CFD軟件FLUENT對(duì)九組(次級(jí))水力模型進(jìn)行流場(chǎng)分析和性能預(yù)測(cè)。綜合考慮內(nèi)部流動(dòng)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(yáng)程146m，高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)比該類型單級(jí)泵79.2％的效率標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到高效率的設(shè)計(jì)要求。采用FLUENT滑移網(wǎng)格模型，對(duì)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(diǎn)，為改進(jìn)泵的結(jié)構(gòu)，提高泵的效率，降低噪聲和振動(dòng)提供依據(jù)。
　　 將優(yōu)選(次級(jí))水力模擬與首級(jí)高汽蝕性能葉輪組合，進(jìn)行整機(jī)性能預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)結(jié)果為：在流量為400m3/h時(shí)，揚(yáng)程319m，水力效率79.8％；流量為500m3/h時(shí)，揚(yáng)程308m，水力效率83.9％?？傮w滿足性能要求，從而確定最終方案。
　　 通過(guò)樣機(jī)的試驗(yàn)研究并與預(yù)測(cè)性能進(jìn)行比較表明：在較大的流程范圍內(nèi)流量-揚(yáng)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(jí)泵很難估算出容積效率和機(jī)械效率，在數(shù)值模擬基礎(chǔ)上得出的預(yù)測(cè)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(cè)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(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)、數(shù)值模擬、預(yù)測(cè)性能等手段設(shè)計(jì)出的減壓塔底泵，經(jīng)過(guò)樣機(jī)試驗(yàn)，泵的性能結(jié)果：流量為400 m3/h時(shí)，揚(yáng)程為317.6m，效率為68.7％；流量為500m3/h時(shí)，揚(yáng)程為305m，效