一种用于海洋石油生产的离心泵叶轮及离心泵制造技术

本实用新型专利技术涉及离心泵领域，公开了一种用于海洋石油生产的离心泵叶轮及离心泵，所述用于海洋石油生产的离心泵叶轮包括：叶轮主体、叶片，所述叶片均匀布置在叶轮主体上，叶片进口角为26‑27°，叶片出口角为22‑23°，叶片包角为155‑165°；所述离心泵，使用权利要求如上所述的用于海洋石油生产的离心泵叶轮。本实用新型专利技术基于三元流水泵优化设计理论，结合海洋石油生产离心泵运行工况和环境特点，对叶片进口角、叶片出口角及叶片包角进行改进，并采用海军铜作为叶轮的材质，有效改善了海水对叶片进口的汽蚀现象和腐蚀程度，工作效率高、使用寿命长，可节约能源5‑20％，适用于工况更复杂、要求更高、介质腐蚀性更强的海洋石油生产，具有一定的实用价值和市场前景。

Centrifugal pump impeller and centrifugal pump used for offshore oil production

The utility model relates to the field of centrifugal pump for centrifugal pump impeller and offshore oil production is disclosed for the centrifugal pump impeller of offshore oil production, including: main body, impeller blades, the blades are evenly arranged in the impeller body, the blade inlet angle is 26 degrees 27, blade outlet angle 22 23 degrees, 155 blade angle 165 degrees; the centrifugal pump, the use of the above claim for centrifugal pump impeller of offshore oil production. The utility model is based on three yuan water pump optimization design theory, combined with the marine oil production centrifugal pump operating conditions and environmental characteristics of blade inlet angle, outlet blade angle and blade angle was improved, and the Navy copper as the impeller material, effectively improve the cavitation and corrosion degree of leaf water imports, work efficiency high, long service life, energy saving 5 20%, suitable for more complex conditions, higher requirements, corrosive medium more offshore oil production, has a certain practical value and market prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种用于海洋石油生产的离心泵叶轮及离心泵
本技术涉及离心泵领域，特别涉及一种用于海洋石油生产的离心泵叶轮及离心泵，可广泛用于海上设施(如FPSO、平台)中。
技术介绍
海洋石油111FPSO泵类设备较多，是海上设施中主要耗能设备之一，其主要由泵舱泵、机舱泵和上部模块泵组成，能耗占比高，同时叶轮普遍存在腐蚀状况，使用寿命约1年。因此，泵类设备的优化设计对于降低FPSO能耗，减少日常维护保养成本至关重要。目前，泵生产厂商的很多产品还停留在一元流或二元流动设计的理论基础上，海上设施使用的离心式水泵叶轮也多为一元流、二元流叶轮，随着三元流叶轮的研发和使用，二元流技术已相对落后。现有海上泵类设施还存在以下问题：1、泵机大马拉小车，系统工作效率低。2、选型不当或工艺条件变化，泵工作在低效区。3、即使泵在铭牌参数下工作，因设计或制造问题，流量或效率根本达不到样本指标。4、因海水腐蚀性强，导致介质为海水的离心泵叶轮容易受到腐蚀，叶轮使用寿命短，更换成本高。因此，亟需一种用于海洋石油生产的离心泵叶轮及离心泵。
技术实现思路
技术的目的：为了解决现有泵类设施工作效率低、抗气蚀性弱且寿命较短的技术问题，提供一种用于海洋石油生产的离心泵叶轮及离心泵，通过优化叶轮结构提高离心泵工作效率，通过改变叶轮的材质可输送不同的介质，抗气蚀性显著提高，同时具有高效节能、性能范围广、运行安全平稳、寿命长等优点。为达到上述目的，本技术采用的技术方案是：提供了一种用于海洋石油生产的离心泵叶轮，包括：叶轮主体、叶片，所述叶片均匀布置在叶轮主体上，叶片进口角1为26-27°，叶片出口角2为22-23°，叶片包角3为155-165°。进一步地，所述叶片进口角1为26.5°。进一步地，所述叶片出口角2为22.62°。进一步地，所述叶片包角3为161°。进一步地，所述叶片的数量为6片。进一步地，所述用于海洋石油生产的离心泵叶轮的材质采用海军铜。一种离心泵，使用上述所述的用于海洋石油生产的离心泵叶轮。本技术的有益效果是：本技术基于三元流水泵优化设计理论，结合海洋石油生产离心泵运行工况和环境特点，对叶片进口角、叶片出口角及叶片包角进行改进，并采用海军铜作为叶轮的材质，有效改善海水对叶片进口的汽蚀现象和腐蚀程度，工作效率高、使用寿命长，且可节约能源5-20％，适用于工况更复杂、要求更高、介质腐蚀性更强的海洋石油生产，具有一定的实用价值和市场前景。附图说明图1是现有海水泵叶轮的结构图。图2是图1的叶片在Z轴上的投影图。图3是本技术用于海洋石油生产的离心泵叶轮的结构图。图4是图3的叶片进口角和叶片出口角的局部放大图。图5是图3的叶片在Z轴上的投影图。附图标识：1-叶片进口角，2-叶片出口角，3-叶片包角。具体实施方式为使本技术解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。本技术公开了一种用于海洋石油生产的离心泵叶轮，包括：叶轮主体、叶片，所述叶片均匀布置在叶轮主体上，叶片进口角1为26-27°，叶片出口角2为22-23°，叶片包角3为155-165°。优选的，所述叶片进口角1为26.5°。优选的，所述叶片出口角2为22.62°。优选的，所述叶片包角3为161°。优选的，所述叶片的数量为6片。优选的，所述用于海洋石油生产的离心泵叶轮的材质采用海军铜。本技术还公开了一种离心泵，使用上述所述的用于海洋石油生产的离心泵叶轮。实施例1本实施例一种用于海洋石油生产的离心泵叶轮，包括：叶轮主体、叶片，所述叶片均匀布置在叶轮主体上，叶片进口角1为26.5°，叶片出口角2为22.62°，叶片包角3为161°；所述离心泵叶轮的材质采用海军铜。本实施例一种离心泵，使用上述用于海洋石油生产的离心泵叶轮，所述离心泵为海水泵。与现有海水泵相比，本实施例的海水泵在抗腐蚀性和抗汽蚀性方面效果明显，且使用寿命长，节能效果显著，具体见下表：本技术离心泵叶轮设计过程如下：1)离心泵运行工况数据采集由于海洋石油生产和海上设施地理位置的特殊性，决定了海上设施在生产时，要求各个生产设备和辅助生产系统运行需要具备高效性。为保证重新优化设计的叶轮能在满足生产工况要求，实现设备能效的提升，需要对现有运行工况和运行环境进行详细考察和数据采集，保证叶轮优化设计原始数据的准确性和匹配性，从而提高改造后离心泵运行效率，达到节能的目的。2)离心泵叶轮现场测绘现有海上设施上的离心泵均为进口产品，各项核心设计参数和技术资料掌握在国外厂商手中，因此，若想对离心泵叶轮实现国产优化设计，需对原有叶轮进行现场测绘，以取得叶轮实际安装尺寸和公差配合数据。该部分数据是叶轮优化设计最重要的基础数据，只有数据达到精确，才能完成新叶轮在原泵体内的安装和密封。3)叶轮优化设计根据现场采集的工况数据和现场测绘的叶轮尺寸、公差配合，基于三元流设计理论，结合海洋石油生产中的海上设施离心泵运行特点，进行叶轮优化设计，得到新叶轮图纸。下面结合图例，具体说明针对海水泵叶轮的优化设计内容。如图1和图3所示，本技术的主要改进有以下几点：(1)现有海水泵叶轮结构中，叶片进口角1为33°，进口角度较大，结合海水成分特点，CFD计算分析流场阻力较大，汽蚀现象严重。而本技术的叶片进口角1改为26-27°，经CFD流场分析可见，叶轮进口边角度安放合理，在设计工况下，叶轮入口基本无冲击进口。(2)现有海水泵叶轮结构中，叶片出口角2为28.5°，出口角度也较大，经CFD计算分析流场阻力较大，汽蚀现象严重。而本技术的叶片进口角2改为22-23°，降低出口安放角，有效改善海水对叶片出口处的汽蚀和腐蚀程度。图4为本技术的叶片进口角和叶片出口角的局部放大图，现有海水泵叶轮的叶片进口角和叶片出口角亦可参照图4。(3)现有海水泵叶轮结构中，叶片包角3为135.3°，叶片过流面积小，流场阻力大，本技术将叶片包角3增大为155-165°，使叶片过流面积显著增大，大大降低介质在流道内阻力损失，汽蚀性和腐蚀性也将得到明显改善。通过以上三点改进，使得本技术叶片过流面积显著增大(如图2和图5中叶片在Z轴上的投影所示)，过流面积的增大明显改善了水泵的流通能力，减轻海水在流道内的汽蚀现象和腐蚀现象，提高离心泵运行效率，达到节能的目的。4)特殊材料的使用现有海上设施所使用的离心泵为进口水泵，叶轮材质为铜镍(牌号：ZCuA19Fe4Ni4Mn2)，该材质本身具备很好的抗海水腐蚀性，但根据目前海上设施离心泵使用情况而言，叶轮寿命普遍在一年左右。本技术基于三元流水泵优化设计理论，结合海洋石油生产离心泵运行工况和环境特点，重点对各种常用叶轮材质，分别从强度、耐腐蚀、耐磨粒磨损、铸造和机械加工性能、焊接修补性能以及成本方面进行了研究。根据新叶轮图纸和离心泵介质，综合考虑采用海军铜(牌号为：ZCuZn16Si4)作为生产主海水泵和电动消防泵叶轮铸造材质，采用青铜作为货油泵、原油增压泵、专用压载泵和压载总用泵叶轮铸造材质，重新优化设计离心泵叶轮换装于原泵内。5)叶轮性能检测对改造前后的离心泵运行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于海洋石油生产的离心泵叶轮，其特征在于，包括：叶轮主体、叶片，所述叶片均匀布置在叶轮主体上，叶片进口角(1)为26‑27°，叶片出口角(2)为22‑23°，叶片包角(3)为155‑165°。

【技术特征摘要】
1.一种用于海洋石油生产的离心泵叶轮，其特征在于，包括：叶轮主体、叶片，所述叶片均匀布置在叶轮主体上，叶片进口角(1)为26-27°，叶片出口角(2)为22-23°，叶片包角(3)为155-165°。2.根据权利要求1所述的用于海洋石油生产的离心泵叶轮，其特征在于，所述叶片进口角(1)为26.5°。3.根据权利要求1所述的用于海洋石油生产的离心泵叶轮，其特征在于，所述叶片出口角(2)为2...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚玉林，王栋，张振翔，王永生，
申请(专利权)人：南海西部石油油田服务深圳有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44