技術文章
泵組運行過程中,除了因泵送介質所帶來的熱量以外,其本身也會產生熱量(如軸承、密封、電機繞組等)。為了確保其安全可靠運行,必須對發(fā)熱部位進行冷卻或將熱量導出進行冷卻。
冷卻水作用通常有以下幾個方面
(1)降低軸承的溫度。
(2)帶走從軸封滲漏出來的少量液體,并傳導出摩擦熱。
(3)降低填料函的溫度,改善機械密封的工作條件,延長其使用壽命。
(4)冷卻泵支座(對高溫介質泵),以防止因熱膨脹而引起泵與電動機同心度的偏移。
泵是否需要冷卻,哪些部位需要冷卻,冷卻介質耗量多少,這和介質溫度、泵型等有關,以下是一般的設計思路和基本考慮方法,具體應以泵的實際工況參數和泵廠經驗確定。
一、 冷卻介質
冷卻介質通常為水、空氣或低壓蒸汽。
1)水 用于冷卻溫度不太高的場合(位置),如軸承及各種換熱器的冷卻。
2)空氣(風冷) 通常用于冷卻現(xiàn)場缺水且溫度不太高的場合,如軸承的風扇(和/或散熱片)冷卻、密封沖洗液的風冷卻器的冷卻。
3)低壓蒸汽 用于高溫工況,如高溫泵的密封夾套的冷卻。
另外,還有軸承及密封沖洗的盤管冷卻(盤管內的冷卻介質通常為水)。
二、冷卻水管路系統(tǒng)設計條件
API標準要求冷卻水管路系統(tǒng)的設計應符合以下要求:
賣方提供的冷卻水管路系統(tǒng)還應符合具體過程項目的冷卻水過程條件,我國某石化裝置的冷卻水公用工程條件如下(供參考):
三、冷卻水管路系統(tǒng)布置
除另有規(guī)定外,冷卻水管路系統(tǒng)的總管和每一支管均應設置必要的進口閥和出口閥,且每一冷卻水出口管道上應設流量視鏡。冷卻水管路布置應符合表的規(guī)定,賣方在技術報價時應明確冷卻水管路系統(tǒng)的方案。
四、泵冷卻水管路方案的選擇
泵組冷卻位置通常為軸承箱、密封冷卻器(和/或密封夾套)、油系統(tǒng)冷卻器及電動機冷卻器。API 610第11版標準給出了幾種常用的冷卻方式。
1.輸送介質溫度低于120℃的,通常不設置專門的冷卻系統(tǒng),多采用本身介質來潤滑和冷卻,對于易結晶或含有顆粒的介質應配有密封面沖洗管路(設計時均留有接口)。
2.輸送介質溫度高于120℃時,應考慮是否需要對軸承箱進行冷卻,冷卻水管路系統(tǒng)采用表中的方案A和方案K。
3.輸送介質溫度高于120℃時,宜對密封液(或緩沖液)進行冷卻(金屬波紋管密封除外),以降低密封腔的溫度,改善密封的工作條件,延長其使用壽命。冷卻水管路系統(tǒng)采用表中的方案K和方案M。
4.輸送介質溫度高于300℃時,不僅泵頭部分需要冷卻,懸架軸承室也應設有冷卻系統(tǒng),泵結構一般為中心支承形式,機械密封最好采用金屬波紋管型,但價格高(價格是普通機封的10多倍)。
5.輸送易結晶液體時,應考慮對機械密封設置外供液體(如水、蒸汽等)進行冷卻(Quench)密封腔,并防固體在大氣側積聚;輸送飽和蒸汽較高的液體(如液化氣、液氨等)時,應考慮對機械密封設置一外供液體(如40℃熱水、蒸汽等)進行加熱(Quench),以防止液化氣或液氨等因壓降汽化而結冰,并防止輔助密封圈變硬發(fā)脆,失去密封作用。冷卻水管路系統(tǒng)采用表中的方案D。
磁力驅動泵一般不需要冷卻水。
五、冷卻水用量
冷卻水耗量應以泵廠給出的數值為準,估算時可參考如下經驗值:
1.冷卻水耗量小泵0~1.5 m3/h,大泵0~3 m3/h。
2.對于采用壓力潤滑系統(tǒng)的泵取大值。
3.對于空水冷的電機,冷卻水耗量較大,需10~50 m3/h。
4.電機通常采用空冷,只有當功率較大(如大于2000KW)時,且現(xiàn)場有合適水源時才考慮采用空水冷電機。
5.對于泵用汽輪機,其冷卻水主要用于油冷卻器等。凝汽式汽輪機還需要增加表面冷凝器用的冷卻水,以便將汽輪機排出的氣體冷卻成水。汽輪機的冷卻水耗量和汽輪機的型式、大小、結構等有關。其冷卻水耗量范圍很大(一般為蒸汽量的40~80倍),需仔細咨詢汽輪機廠。