高压液化烃泵的温升控制系统技术方案

一种高压液化烃泵的温升控制系统，包括轴向力平衡机构、机械密封自冲洗机构，在其一级中段上设有回液孔，在其二级中段与外筒体之间装有二级中段密封胶圈，在吸入函体与外筒体、一级中段之间装有吸入函体密封胶圈；平衡回液管组件的一端通过泵盖与平衡腔室相连、其另一端通过外筒体与二级叶轮吸入腔室相连。正向冲洗管组件的一端与一级叶轮的出口相连、其另一端与驱动侧机械密封组件相连，反向冲洗管组件的一端与吸入腔室相连、其另一端与非驱动侧机械密封组件相连。还包括自控回流式热控机构。本实用新型专利技术能防止泵送介质汽化，提高机械密封端面的冷却、润滑，可减小最小连续热限制流量的数量，降低能量消耗，确保泵安全可靠运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种泵阀领域，具体是涉及一种多级离心式高压液化烃泵，其包括轴向力平衡机构、机械密封自冲洗机构等构成的温升控制系统。
技术介绍
液化烃泵属于轻烃类泵，输送的是易燃易爆、易汽化易挥发、低密度低引火点、高饱和蒸汽压的危险介质，并且温度的变化对其汽化压力极其敏感。例如低碳的液态乙烯、丁烷和丙烯等。液化烃泵，特别是高压液化烃泵为石油化学工业和石油炼化装置流程中最关键的动设备。目前，小流量高扬程液化烃泵一般选用立式高速泵(切线泵)或往复式柱塞泵，有进口的也有国产的。柱塞泵运行不稳定，维修量大；立式高速泵由于受性能限制，不能满足大排量大功率的要求，除非采用多台并联使用，这样操作麻烦；普通的多级离心泵，运行时容易汽化抽空，振动大。所以对大流量、高扬程、大功率的液化烃泵，目前国内几乎没有可选的合适产品，只能依靠进口。现代广泛应用的双壳体多级离心泵，虽然具有耐高压、静密封可靠、维修方便、轴密封及辅助系统技术先进等优点，但在输送高压液化烃类介质时还是容易发生汽化抽空现象，存在不安全运行的弊端。导致多级离心泵汽化抽空的主要原因是业内人士以前对其温升危害性的关注度不够，缺乏有效的温升控制措施。例如没有强调规定最小连续热限制流量的数值、缺乏合理配置的轴向力平衡保护管线、缺乏合理配置最小连续热限制流量的保护机构。所谓的最小连续热限制流量，是离心泵能够维持工作而其运行不会被泵送介质(液体)的温升所损害的最小流量数值。规定此值目的是为了避免泵在低于该值的区域内运行。规定最小连续热限制流量对高压液化烃泵而言此值的合理规定更显得必要。泵的最小连续热限制流量除 了与泵的结构、泵送介质的特性有关外，还与泵所在装置的特性有关。因此同一台泵的最小连续热限制流量不是固定不变的，必须针对具体使用条件进行对应计算确定。此值取大了导致浪费能源、取小了导致汽化抽空。所以在工程设计阶段要认真商榷，在运行中应予以控制(最好为自动控制)和保证。泵汽化的产生大多是因为第一级叶轮入口介质的温升引起的，是泵内的损失功率绝大部分转为热能而被泵送介质吸收所至。但对于节段式多级泵而言，泵内最高的温升是在平衡机构后部。总体看，流量越小，泵效率越低，泵送介质的温升就越大，导致汽化的可能性越大。以上观点在以前关注不够，措施不给力。目前国内公知的多级离心式(节段式)的平衡系统，其轴向力平衡机构平衡腔室P中的温升较高的介质返回到泵的吸入腔室X，使第一级叶轮入口介质的温升增大，容易产生汽化；另外，其机械密封自冲洗机构的介质均来自第一级叶轮的出口K，然后通过三通接头分两条支管线，并通过节流孔板减压，分别对应连接到驱动侧和非驱动侧机械密封组件端盖的冲洗液接口d、e。这样的冲洗方案，如果泵发生汽化时，连带影响机械密封自冲洗压力的稳定性，有可能导致机械密封损坏和泄漏等一系列运行故障。随着液态乙烯等项目的大型化，为了实现国产化，专门开发大排量、大功率、多级离心式液化烃泵显得十分必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述的不足，而提供一种具有防止泵送介质汽化的轴向力平衡机构及与其匹配的机械密封自冲洗机构的高压液化烃泵的温升控制系统。还选配以温升作为限制最小热控操作流量的自控回流式热控机构设计准则，以自动控制最小连续限制流量。本专利技术的目的通过如下技术方案来实现：高压液化烃泵的温升控制系统，包括轴向力平衡机构、机械密封自冲洗机构，该轴向力平衡机构包括平衡回液管组件、泵中段、叶轮、平衡鼓、吸入函体、泵盖、外筒体，该机械密封 自冲洗机构包括正向冲洗管组件、反向冲洗管组件、机械密封部件，其具有平衡腔室、二级叶轮吸入腔室、吸入腔室、吐出腔室、泵吸入口、泵吐出口，在所述泵中段的一级中段上设有回液孔，在所述泵中段的二级中段与外筒体之间装有二级中段密封胶圈，在所述吸入函体与外筒体、一级中段之间装有吸入函体密封胶圈；所述平衡回液管组件的一端通过泵盖与平衡腔室相连、其另一端通过外筒体与二级叶轮吸入腔室相连。所述正向冲洗管组件的一端与叶轮的一级叶轮的出口相连、其另一端与机械密封部件的驱动侧机械密封组件相连，所述反向冲洗管组件的一端与吸入腔室相连、其另一端与机械密封部件的非驱动侧机械密封组件相连。所述泵吸入口、泵吐出口分别与自控回流式热控机构相连，该自控回流式热控机构包括与泵吐出口相连的自控回流阀，该自控回流阀分别与出流闸阀、回流闸阀相连，该回流闸阀通过储液罐与泵吸入口相连。所述轴向力平衡机构，是将其出口的平衡液返到二级叶轮入口处，减少了一级叶轮入口处的温升，减低了泵送介质汽化产生故障率；与此同时，设置与其适应的机械密封自冲洗机构(只涉及自冲洗部分)，在驱动侧(低压侧)机械密封组件采用正向冲洗方案，在非驱动侧(高压侧)机械密封组件采用反向冲洗方案；根据离心泵的结构型式、泵送介质的特性和离心泵所应用的有关装置的特性，计算泵送介质的温升值、确定最小连续热限制流量值，根据最小连续热限制流量值及对应的扬程选用自控回流式热控机构，从而实现最小连续热限制流量的控制和保护。其取得的有益效果是：1、本离心泵的轴向力平衡液由于采用了回流到二级叶轮入口的方案，尽管在此处携带进了平衡机构后的温升大的介质，但由于此处工作压力高于一级叶轮入口压力，并高于此温度下介质的汽化压力，故不容易发生汽化；由于平衡机构出口较高温升的介质没有携带到一级叶轮入口，使此一级叶轮入口处的介质温升比较低，汽化压力也比较低，且此处的工作压力较低，故泵 也不容易产生汽化。这样避免了发生汽化而导致的振动，乃至造成泵的损坏和故障停机，从而确保离心泵的安全可靠运行。2、机械密封部件是保证高压液化烃泵安全运行的关键部件。本离心泵由于采用了与所述轴向力平衡机构相匹配的机械密封自冲洗机构的正向冲洗(低压侧)和反向冲洗(高压侧)方式，确保有足够稳定的自冲洗压力，提高了机械密封端面的冷却、润滑和防止汽化的效果，提高了机械密封运行可靠性和使用寿命。3、本离心泵由于采用了上述结构，可以减小最小连续热限制流量的数量(通过计算获得)，使被空排到旁路的流量得以减小，降低了能量的消耗。本离心泵由于选配了适用于最小连续热限制流量的自控回流式热控机构，起到控制和保护的作用，确保泵的安全可靠运行。附图说明下面结合附图与具体实施方式对本专利技术进一步的详细说明。图1为本专利技术高压液化烃泵的温升控制系统的应用安装结构示意图。图2为本专利技术的平衡回液管组件、正向冲洗管组件、反向冲洗管组件以及适用于最小连续热限制流量的自控回流式热控机构的应用流程示意图。具体实施方式如图1、图2所示，本专利技术高压液化烃泵的温升控制系统，包括轴向力平衡机构、机械密封自冲洗机构，该轴向力平衡机构包括平衡回液管组件3、泵中段(含一级中段15、二级中段10)、叶轮(含一级叶轮13、二级叶轮11)、平衡鼓7(及平衡鼓套8)、吸入函体14、泵盖9、外筒体16，该机械密封自冲洗机构包括正向冲洗管组件1、反向冲洗管组件5、机械密封部件(包括驱动侧机械密封组件61和非驱动侧机械密封组件62)，其具有平衡腔室P(由泵盖9的内腔、平衡鼓7及平衡鼓套8的端面形成)、二级叶轮吸入腔室R、吸入腔室X、吐出腔室T、泵吸入口A、泵吐出口B以及驱动侧密封腔室M1、非驱动侧密封腔室M2等(为公知技术)。在所述泵中段的一级中段15上设有回液孔18，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
高压液化烃泵的温升控制系统，包括轴向力平衡机构、机械密封自冲洗机构，该轴向力平衡机构包括平衡回液管组件(3)、泵中段、叶轮、平衡鼓(7)、吸入函体(14)、泵盖(9)、外筒体(16)，该机械密封自冲洗机构包括正向冲洗管组件(1)、反向冲洗管组件(5)、机械密封部件，其具有平衡腔室(P)、二级叶轮吸入腔室(R)、吸入腔室(X)、吐出腔室(T)、泵吸入口(A)、泵吐出口(B)，其特征在于：在所述泵中段的一级中段(15)上设有回液孔(18)，在所述泵中段的二级中段(10)与外筒体(16)之间装有二级中段密封胶圈(4)，在所述吸入函体(14)与外筒体(16)、一级中段(10)之间装有吸入函体密封胶圈(12)；所述平衡回液管组件(3)的一端通过泵盖(9)与平衡腔室(P)相连、其另一端通过外筒体(16)与二级叶轮吸入腔室(R)相连。

【技术特征摘要】
1.高压液化烃泵的温升控制系统，包括轴向力平衡机构、机械密封自冲洗机构，该轴向力平衡机构包括平衡回液管组件(3)、泵中段、叶轮、平衡鼓(7)、吸入函体(14)、泵盖(9)、外筒体(16)，该机械密封自冲洗机构包括正向冲洗管组件(1)、反向冲洗管组件(5)、机械密封部件，其具有平衡腔室(P)、二级叶轮吸入腔室(R)、吸入腔室(X)、吐出腔室(T)、泵吸入口(A)、泵吐出口(B)，其特征在于：在所述泵中段的一级中段(15)上设有回液孔(18)，在所述泵中段的二级中段(10)与外筒体(16)之间装有二级中段密封胶圈(4)，在所述吸入函体(14)与外筒体(16)、一级中段(10)之间装有吸入函体密封胶圈(12)；所述平衡回液管组件(3)的一端通过泵盖(9)与平衡腔室(P)相连、其另一端通过外筒体(16)与二级叶轮吸入腔室(R)相连。2.根据权利要求1所述的高压液化烃泵的温升控制系统，其特征在于：所述外筒体(16)的内壁、吸入函体(14)和一级中段(15)的外圆、二级中段(10)的外圆以及二级中段密封胶圈(4)、吸入函体密封胶圈(12)之间形成稳压腔室(Y)，所述回液孔(18)与稳压腔室(Y)、二级叶轮吸入腔室(R)相通。3.根据权利要求2所述的高压液化烃泵的温升控制系统，其特征在于：所述平衡回液管组件(3)中设有相连的平衡压力表(31)、压力变送器(32)...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙森森，李作俊，陈杰，池武，夏国英，戴小峰，
申请(专利权)人：浙江科尔泵业股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33