化工泵范文

導語：如何才能寫好一篇化工泵，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關鍵詞】泵；控制；選用

1.工程要求概述

我單位在去年所承接的合肥某公司二氧化硫系列設備（21臺）設計及制作中，有一臺硫酸儲罐涉及到了泵的選用，這臺大型120立方米硫酸儲罐下端出料口，業主提出需配備一臺泵增加物料排放速度，本文就此主要介紹了化工設計中泵的設計控制及選用方案。

2.化工泵的控制要點

化工工藝設計是化工廠設計的核心內容。工藝設計決定了整個設計的概貌，是其他設計工作的基礎。化工工藝設計的優劣直接影響化工裝置能否順利開工，能否達到生產能力并獲得合格產品以及能否獲得最大經濟效益。化工泵選用是化工工藝設計中的重要組成部分，也是工程設計的基礎。

2.1化工用泵的選用要求

因為化工用泵所輸送的液體性質和一般泵不同，另外化工裝置還有要求長期連續運行的特點。所以除操作方便、運行可靠、性能良好和維修方便等一般要求外，在不同的情況下還有不同的特殊要求，簡單介紹如下。

（1）輸送易燃、易爆、易揮發、有毒和有腐蝕性及貴重的介質時，要求密封性能可靠，只能微漏甚至完全無泄漏。因此應采用磁力驅動泵或屏蔽泵。

（2）輸送腐蝕性介質時，應選用耐腐蝕泵。金屬耐腐蝕泵的過流部件的材質有普通鑄鐵、高硅鑄鐵、不銹鋼、高合金鋼、鐵及其合金等，可根據介質特性和溫度范圍選用不同的材質。非金屬耐腐蝕泵過流部件的材質有：聚氯乙烯、玻璃鋼、聚丙烯、F46、氟合金、超高分子量聚乙烯、石墨、陶瓷、搪玻璃和玻璃等，也應根據介質的特性和溫度范圍選用材質。一般來說，非金屬泵的耐腐蝕性能優于金屬泵，但非金屬泵的耐溫、耐壓性能一般比金屬泵差，非金屬耐腐蝕泵常用于流量不大且溫度和使用壓力較低的場合。

2.2泵型式的確定

確定泵的型式首先是要根據是被輸送物料的基本性質，其次要考慮生產的工藝過程、動力、環境和安全要求等條件。均相液體可選用的泵型式范圍很廣，而懸浮液則宜用泥漿泵或隔膜泵；液體中夾帶或溶有氣體時應選用容積式泵；粘度大的液體、膠體或膏糊料可用往復泵，最好選用齒輪泵、螺桿泵；輸送腐蝕性介質時用各種耐腐蝕材料制造或帶襯里的耐腐蝕泵；輸送昂貴的液體、劇毒的液體應選用完全不泄漏、無軸封的屏蔽泵和磁力泵；工藝上要求的打液量精度高時宜選用計量泵；要求大流量、高壓頭時宜選用往復泵；要求流量小而壓頭高、液體又無懸浮物且粘度不高的情況，選用旋渦泵或多級離心泵。有電源的條件下選用電動泵；無電源或電力緊張而有蒸汽供應時可選用蒸汽往復泵；輸送易燃易爆的液體時選用蒸汽往復泵或水噴射泵、蒸汽噴射泵是很安全的；若采用電動泵輸送易燃易爆液體，則必須配用防爆電機。

實際上，在選擇泵的類型時，往往不可能完全滿足各個方面的要求，應以滿足工藝和安全要求為主要目標，例如輸送鹽酸時防腐是主要要求，輸送氫氰酸時防毒是主要要求，其他方面的要求（如揚程、揚量）都要服從主要的要求。

2.3揚程和流量的安全系數

作為選泵的主要參量之一的流量，以工藝計算確定的流量值為基礎值，考慮到操作中有可能出現的流量波動以及開車、停車的需要，應在正常流量值的基礎上乘以1.1～1.2的安全系數。

由于管道阻力計算常有誤差。而且在運行過程中管道的結垢、積碳也使管道阻力大于計算值，所以揚程也應采用計算值的1.05～1.1倍。

2.4揚程和流量的校核

泵的型號確定后，須校核所選泵的流量和揚程是否符合工藝要求。

制造廠提供的泵的性能曲線或性能表一般是在常溫常壓下用清水測得的，若輸送的液體的物理性質與水有較大差異（例如輸送高粘度液體），則應將泵的性能指標揚量、揚程換算成對被輸送液體來說的流量和揚程的值，然后把工藝條件要求的流量和揚程與換算后的泵的流量和揚程比較，確定所選泵的性能是否符合工藝要求。

2.5泵的軸功率的校核

軸功率受液體密度的影響。液體粘度也能影響泵的揚程、揚量及泵的效率，所以間接地影響泵的軸功率。泵樣本上給定的功率是用水測得的，當輸送密度和粘度與水相差較大的液體時，須使用有關公式進行校正，重新算出泵的軸功率，用校正后的軸功率選擇配套電機，如果泵的生產廠家已有配套電機，則需根據校正后的軸功率確定是否須向生產廠家提出更換電機的要求。

2.6泵的臺數和備用率

泵的臺數，考慮一開一備是合理的，但如為大型泵，一開一備的配置并不經濟，這種情況下可設兩臺較小的泵供正常操作使用，另設一臺同樣大小的泵作備用（即兩開一備）。

一般來說，一些重要崗位的泵、高溫操作或其他苛刻條件下使用的泵，均應設備用泵，備用率一般取100%，而其他情況下連續操作的泵，可考慮用50%的備用率。在連續操作的大型裝置中使用的泵應考慮較大的備用率。

2.7離心泵安裝高度的校核

為避免發生汽蝕或打不上液體的情況，泵的安裝高度必須低于泵的允許吸上高度。為了安全起見，安裝高度應比計算出來的允許吸上高度低0.5～lm。因此，在泵的型號選定之后，要計算允許吸上高度的值，并核對泵的安裝高度是否合乎要求。

2.8離心泵的控制方案

2.8.1調節出口流量

在離心泵的出口處安裝調節閥，改變閥門開度，使管道阻力變化，即改變管路阻力特性（直接節流方法），使離心泵的工作點發生變動，是直接節流的控制方案。此方案簡單可行，符合離心泵的特性。

2.8.2調節旁路流量

在旁路管線上安裝調節閥，通過改變調節閥的開啟度的方法控制實際排液量。這種控制方案十分簡單，適用于不便調轉速的情況。優點：調節閥的口徑比第一類方案所用的小得多。缺點：對旁路通過調節閥的那部分液體而言，由泵提供的能量完全消耗在調節閥上，回流量越大，泵所做的虛功越大，因此這種控制方案總的機械效率較低。

3.化工泵的具體選用案例

一直以來，腐蝕就是化工設備最頭痛的危害之一，稍有不慎，輕則損壞設備，重則造成事故甚至引發災難。據有關統計，化工設備的破壞約有60%是由于腐蝕引起的，因此在化工泵選型時首先要注意選材的科學性。通常有一種誤區，認為不銹鋼是“萬能材料”，不論什么介質和環境條件都捧出不銹鋼，這是很危險的。

如前文所提到的這臺大型120立方米硫酸儲罐下端出料口，業主提出需配備一臺泵增加物料排放速度：首先，硫酸，作為強腐蝕介質之一，用途非常廣泛的重要工業原料。不同濃度和溫度（下轉第291頁）（上接第186頁）的硫酸對材料的腐蝕差別較大，對于濃度在80%以上、溫度小于80℃的濃硫酸，碳鋼和鑄鐵有較好的耐蝕性，但它不適合高速流動的硫酸，不適用作泵閥的材料；普通不銹鋼如304（0Cr18Ni9）、316（0Cr18Ni12Mo2Ti）對硫酸介質也用途有限，316是耐硫酸的最低牌號，僅適用于20%以下溫度在80度以下的硫酸。輸送硫酸的泵閥也可采用高硅鑄鐵、高合金不銹鋼（20號合金）制造，但是因鑄造及加工難度大，所以價格較昂貴。氟塑料具有較好的耐硫酸性能，采用襯氟泵（F46）是一種更為經濟的選擇。氟塑料泵包括氟塑料磁力泵、氟塑料自吸泵和氟塑料離心泵等幾個主要型號，在這幾種泵中氟塑料離心泵的特點則是結構設計成熟可靠，各個部件都經過了多年的實際考驗，雖然密封性上要比磁力泵有所欠缺，但在此套裝置中，對密封性的要求并不高，并且濃硫酸的粘度值在150mm2/s以下，也處于離心泵的適用粘度范圍內，同時考慮到價格及更換成本，故最后選用氟塑料離心泵最為合適。

【參考文獻】

[1]HG/T20570―95.工藝系統工程設計技術規定.

[2]化工工藝設計手冊（上）（第三版）.化學工業出版社，2003.

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關鍵詞：石油化工泵；節能技術；原因分析

1目前我國石油資源狀況和石油化工泵節能的原因分析

石油作為一個國家非常重要的戰略性資源，亦是人們日常生活當中不可或缺的能量資源。機泵作為石油化工領域中重要基礎設備，其節能技術水平的高低將對我國石油化工等能源的進一步開發及成本結算的結果有著直接的影響。為此，應增加對石油化工泵節能技術的深入探究。

2石油化工泵節能技術

輸送泵過剩揚程控制技術分析如下。為能夠更好地適應操作彈性準求、真正實現節能減排、維護數據質量的良好局面，則需不斷地加大對能源數據的統計分析力度，嚴格遵循相關技術指標中的具體規定，積極進行數據的搜集、整理及上報工作，不斷增強技術指標統計工作的指導性作用，以便于對具體的耗能原因作出系統性的淺析，同時對石油化工泵節能技術結構原理進行研究，真正的達到節能減排、促使節能效果得到進一步提高。出口節流、進口節流、旁路調節是輸送泵過剩揚程控制技術的關鍵所在，同時需要根據實際狀況，對于問題進行具體分析，實施是否需切割葉輪外徑，以盡可能地縮減葉輪的實際數量，并且需對葉輪的大小進行更換處理。第一，因運用輸送泵過剩揚程控制技術與調節要求過大的機泵不吻合，尤其是具備化工泵揚程性能曲線的機泵，為此，出口節流是機泵中最為多見的一種調節方式。通過將出口閥關小的方法來增加管線系統損失，將工作流量縮減到最小的程度。但是，閥門的開度通常不可低于50%，否則便會有泵過大的現象發生。第二，盡可能地避免進口節流比出口節流揚程少的狀況出現。由于此現象很有可能會引起輸送泵過剩揚程控制技術會隨時對機泵的軸承造成損壞。為此，一般情況下我們會選擇的方法是利用對串聯運行的第二臺機泵的進口，吸入大壓力的裕量，如此不但可避免多級泵由于軸力的突然改變造成的零部件損壞，更容易造成事故的發生。第三，我們通過旁路調節，在機泵的出口管線旁設置另一條管線，使得一部分液體返回泵的進口，以此便能夠真正地保障泵送量的實際需求量，以免由于流量過小引起液體溫度過高、震動等情況的發生。除此之外，我們可按照實際流量或揚程超出需求量的3%～5%的情況下，切割葉輪外徑，可促使實際流量得到明顯的減少。但是，需要特別指出的是，葉輪切割的過程當中，一定要注意葉輪是否屬于原型葉輪，若前期受到某些因素的影響，對葉輪進行了切割，那么再次切割的過程當中一定要時刻注意切割量的有效性掌握，防止葉輪外徑與導葉內經之間出現間隙過大的現象。多級泵不可在進口的位置進行葉輪的拆除，以免出現因阻力的增多而造成有氣蝕現象的發生。為此，在多級泵流量、壓力調節過大狀況出現的時候，可在排除斷縮減葉輪的使用數量，與此同時增加定距套，從而確保機泵在正常的狀態下順利運行。

3化工泵中變頻調速節能技術的運用

伴隨著先進科學技術的進步與發展，變頻調速節能技術得到了廣泛性的運用，我們能夠實現對風機、泵類負載量的科學合理性掌控，從而達到節能減排的最終目的。變頻調度節能技術現已成為節能的有效措施。

3.1變頻調速技術基本原理

（1）變頻調速基本原理。變頻設備是通過對電機定子供電頻率的大小來實現改變轉動速度的，從而促使電壓與頻率的比例產生相應的變化，即：工頻電源精整流器變化成恒定的直流電壓，同時通過逆變器轉換為交流電源。（2）變頻調速節電基本原理。變頻調速節能是從閥門調節的角度進行分析的，采用變頻調速設備的基礎上，開啟全部的閥門，通過改變電機電源頻率的方式更改電機運轉的速率。通過流體力學可以清楚地認識到，轉速n與流量Q的一次方成正比的關系；轉速n與風壓H的平方成正比例的關系；轉速n與功率P的立方成正比。在具體流量Q轉換成特定流量50%的狀況下，電頻調速運用過程中電機功率損耗可達到0.125P；而利用閥門對流量進行掌控其電機損耗功率可達0.7P。（3）控制方式的選擇。①單回路控制。單回路控制形式轉變成變頻調速掌控，這種方式是非常簡潔的，是對控制系統調節設備輸送信號進行科學掌控的方式，通過由最初的送往控制轉化為送往變頻設備的控制。但是，傳統固有的控制閥、副線閥、后手閥一定要全部打開，這樣才能夠通過對電機轉速的科學有效掌控實現合理控制泵流量的目的。②雙回路控制。通常，雙回路控制為主控制回路的一種方式，目的是為了能夠促使所需流量達到有效控制。而另一種回路控制為副回路控制，發揮著對機泵分流與保護的有效作用。在這一基本現狀下，能夠將主回路以單回路控制的方式來作出相關的設計，同時將前后手閥、控制閥全部關閉。（4）變頻調速器的顯著優勢。①質量輕、小體積、操作方便，能夠根據具體需求對其進行有效性的掌控。②將變頻設備的輸入端口和電源連接在一起，電機進線與輸出端口連接在一起。③電機可促使速度得到明顯地降低，實現在線啟動，啟動過程中電流是非常低的，通常是額定電流的1.7倍，這種情況下給整個電網設備會造成巨大的沖擊。④變頻調速器具有過電壓、瞬間停電、過電流、短路等多種保護功能。⑤隨著泵出口位置壓力的逐漸降低，下游操作壓力會發生縮減的現象，這種情況下需把所有的調節閥全部開啟。在沒有任何磨損現象發生的情況下，設備的維護工作會得到不斷地減少。

3.2變頻調速節能技術在化工泵中的運用

（1）變頻調速節能技術在化肥裝置渣油進料泵中投入使用。此設備是把減壓渣油原料輸送至整個汽化爐內，是氨裝置合成的主要設備。此系統的工作原理是通過采用控制出口閥門的方式來進行掌控的。利用的是差壓變送器檢測系統的流量信號輸送到PID調節器中，同時通過PID調節器對出口調節閥的開度與輸出控制信號進行系統性的掌控，從而確保機泵流量處于穩定的一種狀態。石油化工泵當中變頻調度節能技術的有效運用，不但成功解決了源系統中巨大流量、電能浪費及控制度過低等一系列問題，同時，可通過對變頻技術的科學合理性改造、機泵投入正常運作，其操作工藝控制逐漸趨于穩定化的運行狀態，變頻器的調節程度變得更加準確，不但促使系統控制精準系數不斷地增高，同時節省了渣油進料泵的電源能量。（2）積極實踐渣漿泵的多段調速變頻技術。日常生產過程當中，尾礦泵是確保生產安全的重要內容。通常情況下，尾礦泵屬于流水連續性作業，實際生產作業當中，尾礦系統的電能損耗量通常是非常大的。為此，積極實踐渣漿泵的多段調速變頻技術可促使尾礦泵的整體運行水平得到進一步的明顯提高，確保自動化的順利實現。

4我國石油化工業節能技術的發展趨勢

我國石油化工業節能技術的迅速發展，將更好地推動石化工業的不斷進步，并在極大限度上促使我國躋身于世界先進石油化工國家領先水平。2009年末，我國原油加工能力第一次高出400Mt/a，排名于世界領先地位。乙烯生產能力達到10.25Mt/a，穩居世界第二的水平。需要指出的是，石油化工業為一種高損耗的傳統行業，其中，能源損耗數量遠超過建材、冶金、化工等行業，在石油化工節能技術方面的持續性投入，對聚丙烯、乙烯裂解爐等成套技術，在一定程度上起到了有效地推動性作用。在許多企業中，石油化工節能技術獲得了大范圍的運用，其中包含：創建能量平衡方法、有效能平衡等方式對原料的路線進行合理性的更改，從而將能源利用率得到顯著性的提高。隨著變頻電機、熱點聯產、向熱聯合裝置等先進節能降耗技術的投入使用，進一步促使我國的石油化工節能降耗水準得到了明顯地提高。（1）工藝技術的改進。可采用先進的新技術、新工藝、新設備、新催化劑等，對現有化工泵設備進行進一步的改良。（2）低溫能源回收利用技術。其中涵蓋有熱泵技術、使用低溫熱作為熱源的吸收制冷技術、低溫熱發電技術等。（3）熱電聯產技術。（4）氣代油、焦代油技術。主要是將燃料油換成水煤漿，對目前的燃油鍋爐系統進行科學地改造，從而逐漸將重油、輕油全部取代。

5結語

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關鍵詞：機械密封；離心泵；石油化工

一 、機械密封分類及結構

（一）平衡型和非平衡型機械密封

平衡型機械密封端面所受作用力隨介質壓力的升高而升高的斜率小于1，非平衡型機械密封的升高斜率大于1。也可以直觀地將其理解為，密封腔內動環的有效水力作用面積同密封摩擦副端面面積的比值大于1的為非平衡型機械密封，小于l的則為平衡型機械密封。對非平衡型機械密封，在介質壓力較高的情況下，由于其端面的作用力較大，密封面的磨損較快，因此不建議用于高壓工況，只能用于低壓場合，一般情況下最高壓力為0.5～0.7MPa。平衡型密封能夠降低端面上的磨損，承載能力相對較大，可以用于高壓場合。

（二）內裝式和外裝式機械密封

機械密封動環外圓周表面與介質接觸的密封形式稱為內裝式機械密封，而動環內圓周表面與介質接觸的密封形式稱為外裝式機械密封，外裝式機械密封彈簧不與介質接觸，可以用于強腐蝕、高粘度、易結晶以及含有固體顆粒的介質等工況條件。但是其動環端面在介質壓力的作用下存在被打開的趨勢，所以使用壓力比較低，一般應不大于1 Mpa，內裝式機械密封則可以滿足較高壓力的工況要求。

（三）內流式機械密封和外流式機械密封

介質在密封面上的泄漏方向與離心力方向相反的密封為內流式機械密封，與離心力方向一致的密封為外流式機械密封。

（四）旋轉式和靜止式機械密封

彈簧隨軸一起旋轉的密封為旋轉式機械密封，彈簧不隨軸一起旋轉的密封為靜止式機械密封。旋轉式機械密封在高速轉動下，由于離心力的作用，彈性元件會發生變形，從而造成泄漏增大、磨損加速，因此旋轉式機械密封適用于線速度小于30 m／s的低速工況。靜止式機械密封不受離心力的影響，因此可應用于高速工況。

(五)單彈簧、多彈簧和波紋管型機械密封

單彈簧型機械密封通常使用1個大彈簧進行變形補償，同時傳遞扭矩，端面受力不均勻，一般用于低速輕載工況。多彈簧型機械密封沿圓周分布3個以上小彈簧作為補償元件，彈簧不用于傳遞扭矩，同時端面受力均勻，因此可用于高速工況。多彈簧型機械密封在輸送含有固體顆粒的介質的過程中，小彈簧螺距及空間較小，容易堵塞失效，大彈簧則適應性較好。波紋管型機械密封通常使用金屬波紋管代替彈簧作為補償元件，通過焊接的形式與支座和動環座相連接，取消了動、靜環上的O形圈，所以可用于有機材料難以適用的高溫和低溫工況。

二 、機械密封選用考慮因素

（一）輸送介質的物理化學性質

對于沒有腐蝕性或腐蝕性較弱的介質，可以選用內裝式機械密封。對于腐蝕性較強的介質，因為彈性元件中彈簧的選擇問題不易解決，在壓力較低時，可選用外裝式機械密封。對于易結晶、存在固體顆粒、高粘度的介質，應采用單彈簧結構。對于易燃、易爆、有毒等禁止外泄的介質，必須考慮雙重機械密封，從而保證絕對安全。

（二）密封壓力

密封壓力是選用機械密封時需考慮的重要參數之一。一般情況下，當密封壓力小于0.7 MPa時，平衡型及非平衡型機械密封均可以滿足使用要求。密封壓力在0.7～12 MPa時，考慮使用平衡性機械密封。當密封壓力大于12 MPa時，則考慮采用串聯密封形式(無壓雙重機械密封)，以實現逐級降壓。

（三）密封工作轉速

密封工作轉速是指密封工作面的線速度，它是影響運轉穩定性及密封端面磨損的重要因素。線速度大于30 m／s時，通常被稱為高速密封，應選用靜止式機械密封，動、靜環端面材料也應作特殊處理，以滿足磨損要求。

（四）工作溫度

工作溫度通常是指密封腔體內介質的溫度。工作溫度低于80℃時，一般的機械密封都能適用。對于易汽化的介質，應與壓力同時考慮，使工作溫度比沸點低13．9℃，否則就難以保證密封摩擦副間的穩定液膜。介質溫度在80～150℃內的機械密封為普通密封，而溫度高于150℃的機械密封為高溫密封。對于高溫密封，通常根據具體的工況條件，使用帶有換熱器的輔助系統，以使密封腔內的介質溫度控制在合理的范圍內，確保密封圈以及摩擦副溫度不超過具體密封技術條件規定的使用限值。當溫度低于20℃使用的機械密封為低溫密封，對在低溫環境下工作的機械密封，為了避免摩擦副外部空氣中的水分發生結冰現象，通常需配置PLAN62系統，使用氮氣吹掃驅除水蒸氣。對在高溫、低溫下工作的機械密封，除了選擇合適的輔助系統之外，還要充分考慮密封材料和結構。

三 、高溫熱油泵機械密封的選用

我廠高溫熱油泵主要有常底泵、減底泵、催化油漿泵，該類泵的特點是溫度高(370～400℃)、油品粘度大、塔底有雜質。我們針對高溫泵的這些特點采用的是YH石09系列機械密封，結構選型主要結合了以下幾個方面。

（一）金屬波紋管旋轉結構

旋轉波紋管密封在旋轉離心力作用下可以自身清洗波紋管，減少波紋管沉積和內側結焦，并能防止因急冷造成的波紋管變形。我廠泵類設備轉速一般為2 950 r／min，機械密封線速度遠小于25m／s，因此，可以選用旋轉結構。

（二）密封結構形式采用開槽斜面擠緊軸套

這種定位傳動可靠，安裝拆卸方便而且不傷軸。并配置有限位板，便于泵外調整密封的壓縮量。波紋管內徑一側設一45°斜角，以分散應力，延長波紋管壽命。輔助密封采用柔性石墨替代合成橡膠，可以承受高達425℃的高溫。

（三）摩擦副材料的選取

對摩擦副材料的選取采用“硬對硬”結構，最初選用siC．wc為動靜環材料，但是運轉一段時間后發現動環出現啃邊現象。改用YG6-YG6之后，設備運轉一直正常。

四 、輕油泵機械密封的選用

（一）多彈簧機械密封靜止結構

對該類泵用機械密封采用靜止結構(溫度高于200℃泵采用波紋管結構)。其目的主要有兩個：一是避免高速攪拌產生熱量；二是防止彈簧傳遞扭矩。

（二）摩擦副材料的選取

摩擦副材料的選取采用“wC—C”結構，在選輔助密封材料時要考慮以下幾個因素：

(1)彈性良好，永久壓縮變形小；

(2)耐高溫，在高溫下不粘著；

(3)與介質相容，不易產生溶脹、硬化等現象；

(4)摩擦系數小，有良好的機械性能。

通過比較，選擇了耐溫性能高的氟橡膠(溫度范圍－20℃~200℃)。

（三）輔助密封措施

當溫度高于150℃時輕油泵機械密封輔助冷卻采用了密封腔夾套冷卻、自沖洗及密封無折流板急冷；低于150℃時只采用自沖洗及密封無折流板急冷。

（四）低溫輕烴泵用機械密封的選用

(1)與輕油泵機械密封相同，多彈簧機械密封也采用靜止結構。

(2)對摩擦副材料的選取采用“SiC-C”結構，輔助密封材料選擇耐低溫的硅橡膠材料。

(3)低溫輕烴泵機械密封輔助措施采用自沖洗及密封無折流板急冷，通過沖洗來提高密封腔壓力以防止抽空造成的密封干摩擦。

結語：

我們在明確了密封的結構特點和選用原則之后，合理科學地分析工況的條件，并選擇包括密封材料在內的相關配置以及輔助系統，正確合理地選擇機械密封結構及材料并對密封進行合理改造，可以保證密封的長期可靠運轉，同時對提高機械密封可靠性有著很重要的現實意義。

參考文獻：

[1]顧永泉．機械密封實用技術[M]．北京：機械工業出版社，2001．

[2]呂康．泵用機械密封的選型研究[J]．水泵技術，1994

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[關鍵詞]配合；粘接；焊接；修復

一、故障起因

化工泵的使用頻率很高，而軸的磨損是出現故障的主要原因。因此它的停機頻率高，維修周期相對較短，占用維修人員的精力較大。例如一臺臥式化工泵的電機多次檢修(更換軸承)后，造成電機轉子軸承位磨損嚴重，導致電機運轉過程中振動大、溫度高、噪音大等一系列問題，更有甚者，電機燒毀。因此，泵的檢修成為我們這次探討的重點。

二、維修方法

(一)簡易處理方法

簡易處理方法的原則是讓軸承內套與軸配合緊密，可用樣沖于軸頸圓周均勻打出若干小孔眼，靠小孔眼邊緣的凸超部分增大軸頸尺寸，此法僅可作為一時應急措施，一般不宜采用。

(二)焊接修復方法

一般電機轉子軸為碳鋼材質，選用碳鋼焊條進行焊補修復即可。焊接前測量轉子軸頭偏移量為0.03mm左右，并記錄原始數據。焊接時將轉子放于平整地面上，軸承位處用細砂紙將雜物打磨干凈。焊接時用對稱平衡式復焊法對稱焊接，焊完一道后，在對面焊第二道，即圖中1、2、3、4、5、……的順序焊接，選用φ3.2mm的碳鋼焊條，用直流焊機正接法。電流調到130A左右，采用小電流、快速焊接。每次焊10mm～25mm后，立即用兩磅的尖錘輕敲焊縫，釋放應力。待焊縫冷卻到60℃左右，再進行下一道焊接。邊焊邊檢查轉子軸的變形情況。

總長100mm～150mm的焊縫，大約用4h焊完。焊補工作完成后，將轉子自然冷卻至常溫，然后上車床進行加工，軸承位處視軸徑粗細，過盈0.02mm～0.03mm，數小時后重新組裝試車，電機水平振動131μm，運行平穩，未見異常。

經過多次維修實踐，發現如果軸承位磨損嚴重，焊補加工后，軸的強度將會降低，運轉過程中如果負荷突增，曾出現過軸斷裂的情況，但是多數軸進行修復后能夠達到使用要求。我們的維修方法看似“落后”，但是卻非常實用，它能在較短的時間內，用較經濟的方法解決問題，保障生產正常進行。

但此方法需要熟練的技術工人，修復時間比較長，不能解決軸表面再次銹蝕的問題，可以推薦使用。

(三)金屬膠填補法

金屬填補膠簡稱修復膠，其修復原理是利用粘接的基本原理，根據待修補設備的特點，合理選擇一定量的修補劑，對設備進行不動火修理。在對設備的磨損、腐蝕、滲漏或鑄造缺陷等修理上，具有經濟、方便、靈活和可靠的特點，還可節省對備件的投資。

(1)表面清理。首先用除油劑清洗磨損表面，并采用角磨機、粗砂紙、銼刀等進行打磨，打磨長度大約120mm，即超過磨損面各10mm左右，將腐蝕表面及及其周圍的污跡除去，露出金屬光澤，同時粗化對修表面。表面粗化后，再次用用除油劑(四氯化碳或柴油)清潔表面，室內風干。(2)配制修復劑。根據軸的磨損程度，選擇一定量的修復劑，傾倒在一個潔凈的器皿中，攪勻，時間控制5分鐘之內；(3)涂抹及固化。用刮刀將調好的修補劑用力在帶修表面用力涂抹，以確保該表面完全被修補劑浸潤，并使修補劑厚度高于軸外徑1mm。涂膠工作應在5分鐘-內完成。涂膠后，在室溫溫度下固化3～4小時。先用銼刀修出輪廓，再到車床進行機加工到原來尺寸，最后進行組裝。

與傳統的維修方法相比，金屬填補膠的優點是：金屬填補膠對多種金屬和非金屬都具有良好的粘接強度，可以保證與基體材料良好的結合：另外，修復過程不會對基體材料產生不良的熱處理效應，整個處理過程不需要加熱，因此，不會使基體材料產生局部退火、殘余應力、開裂、變形等不良后果。且施工方便，材料攜帶及使用方便，無復雜的施工設備，可對設備使用現場維修；修復精度高，固化無收縮，材料固化夠可進行機械加工：環保性好，雙組份反應固化，整個過程無揮發和析出物，不會對操作人員和周圍環境產生損害：維修效果高，經濟效益明顯。

采用金屬填補膠修復一根泵軸，只投資100元購買一套修補劑，2人1天就能處理好，如購買一根泵軸，則要花費1200元，一周到貨期限，檢修周期加長，若是關鍵泵，就會影響生產運營。經過多次驗證，用修復劑修復的泵軸，運行可靠，三年來未發生過軸斷裂現象，但高溫設備使用時要慎重。

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關鍵詞：多級離心泵　維修　技術要點

目前，常用的多級離心泵基本有節段式和多級串聯式兩種結構形式。節段式結構指每一級都由一個安裝在擴壓器殼體內的葉輪組成，有螺栓將擴壓器和連桿接在一起，各級又是以串聯方式由固定桿固定住，這種結構的優點是耐壓高，且不易泄漏。但是在維修時要必須拆卸進口的管道，拆卸和裝配難度都較大。

一、多級離心泵結構的主要特點

節段式多級泵吸入室的結構基本上都為圓環形。而且每級葉輪的壓出室，因為蝸殼制造方便，把液體的動能轉換為壓能的效率很高。多級泵的首級葉輪通常都設計為雙吸式葉輪，其余的各級葉輪都設計為單吸式葉輪，對于溫度較高、流量也較大，而且易于產生汽蝕的介質更是如此。對于受壓非常高的泵，僅采用單層泵殼體難以承受巨大的壓力，所以常采用雙層泵殼體，即把泵體制作成筒體式。筒體式泵體可以承受較高壓力，同時筒體內安裝水平中開式或者節段式的轉子。

二、常見機械故障分析與維修技術

1.葉輪和口環部位

多級泵葉輪的葉片常會因為氣蝕或吸入某種固體物及金屬雜質等會使之受損害。通常口環(又稱密封環)的磨損都是因為安裝過程中的穿量不當造成的，也有可能因葉輪的背帽松動造成口環的磨損。如果口環磨損嚴重，則應該更換葉輪；如果口環處磨損較輕，則可進行適當地修復。

2.平衡裝置部位

平衡盤與平衡環磨損過多(一般會超過2mm)或者凸凹不平時，可以先補焊或研磨泵殼處的凹槽，并可以在平衡環與泵殼結合面部位加1塊聚四氟乙烯墊片(約3mm厚)。這樣，既能消除補焊后由手工研磨造成的凹凸不平，且墊片材料又軟硬適中。當磨損過多時就應該更換新的平衡環和平衡盤了。

3.機械密封部位

機械密封部位有一對垂直于旋轉軸線的端面，可以在流體壓力及補償機械外力的總體作用下，依賴輔助密封的配合并與另一端保持貼合，并可以相對滑動，從而可以防止流體的泄漏。如果機械密封滲漏會導致泵轉子軸向竄動量增大，輔助密封與軸的過盈基又增大，動環且不能在軸上靈活移動。而且在泵翻轉，動、靜環磨損后又得不到補償位移。在裝配機械密封時要注意，軸的軸向竄動量一般要小于0.1mm，同時輔助密封與軸的過盈量也應適中，在保證徑向密封的前提下，還要保證動環裝配后可以在軸上靈活地移動。

4.泵軸部位

泵軸可以說是轉子的核心零件，其上邊裝有葉輪、軸套，都可以在泵體中高速旋轉。一般說泵軸彎曲、軸承座與泵軸的同軸度發生偏差都會造成葉輪、導葉輪、泵殼子、密封環及軸套部位的磨損，會使泵體振動量加大，軸向推力也隨之增大，平衡盤與平衡座之間發生摩擦。不過，只要泵軸不產生裂紋和表面嚴重磨損或彎曲，都可以修復后使用。通常情況下軸的彎曲量不能超過0.06mm，如大于該數值時應校直，最好使用螺旋壓力機校準，不加熱校直。

5.軸承溫度增高

一般造成軸承溫升得過高而會最終燒毀軸承的主要因素主要有：第一，平衡鼓及平衡軸向力效果不行，殘余軸向力過大則引起了軸承負荷過大。第二，油不合要求，油量不足或者油腔內含有鐵屑等雜質進入了。第三，泵軸承的角度誤差過于大，隨之軸承負荷也加大。第四，軸承的間隙不足或者軸承內外圈交叉定位，造成了內外圈的錯位，也使負荷增大。

6.轉子軸向竄動量

當泵裝配完成后，一定要對轉子的整體竄量進行一下測量。可先不安裝平衡盤，在安裝平衡楹處裝一軸套并要鎖緊螺母，是將其和各級轉子一起鎖緊為一個鋼體，即先將轉子推向到吸入的方向，讓葉輪與泵體兩者的密封環相靠近，再用深度尺測出軸肩到泵體某一平面的距離x。然后更再將轉子拉向排出側后，讓葉輪后蓋靠近導葉，再要測量此時的距離為y，x—y這個數值，即為泵的總竄量。在測量出總竄量后，再將其與泵說明書給出竄量值進行相比較，如果現在的測量值大于給出值1mm，則應該更換磨損葉輪了。

7.聯軸器的間隙

在多級離心泵運轉的過程中，一般隨著平衡盤的磨損增大，轉子便會不斷向吸入口側發生移動，這時檢修應對聯軸器的這個間隙進行相應的調整。還考慮到泵軸會受熱膨脹的影響，可以根據檢修相關標準，使聯軸器的間隙可比其規定值大約2~3mm。

三、多級泵日常操作注意事項

1.開泵前準備

每次開泵前準備工作一定要做得充分，在多級離心泵的具體操作中還要注意如下一些問題。應該避免頻繁倒泵，而且在開泵及倒泵過程中，要注意防止泵的汽化。當被輸送的某高溫液體突然進入多級泵冷態泵體時，這時泵體的溫度會發生很大變化，因為受熱不均勻、熱變形的不統一，會導致泵體和轉子部件發生變形，而且耐磨部件間本身也只有很小的縫隙，從而會導致不正常的接觸。如果在這種情況下啟動泵時流量不足，便會造成平衡盤與平衡座，且機械密封的動環與靜環之間也無法形成液膜而會發生摩擦損傷。因此，每次當泵用于輸送高溫液體時，一定注意在啟動之前須充分地暖泵，只有讓泵體溫度達到一致時方可啟動泵。而在冷態下緊急來啟動多級泵是絕對不允許的。

2. 運行中注意事項

保證泵正常運行，必須注意：平衡管內絕對不允許發生堵塞；如平衡管內發生結垢的應及時清洗并疏通；平衡管的高壓側需加裝壓力表，以來監測平衡管出口的壓力。在多級泵運行中更應注意對泵內溫度、振動、聲音等要素的檢查。

3.停泵后注意事項

當多級離心泵會停止工作到較長時間，由于葉輪和轉子的重量會使泵軸在1個方向上受力，很容易造成軸的彎曲。這時應定期盤泵，每次按同一方向將軸轉動120度。對于備用的多級離心泵，如果出口閥門關閉不嚴，會發生出口管道內的高溫介質會倒流回泵內，會使停轉的泵軸上下部位發生受熱不均，最終導致泵軸彎曲。因此說，備用的多級離心泵也應定期盤泵。

四、結語

本文重點介紹了多級泵常見故障的分析及維修，并介紹了多級泵日常操作時要注意的事項，希望對廣大同行能有所借鑒，確保多級泵安全穩定運行，同時也保證實現安全生產穩產的目標。

參考文獻

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碳化過程集化學反應、能量轉化、物料溶質傳輸與擴散、過飽和溶液結晶等多種物理化學過程，同時又有固、液、氣三種物質狀態共同存在并反應，因此要實現碳化過程的優化控制、改進生產工藝流程難度大。筆者從碳化過程的反應原理與控制要素方面入手，采用碳酸鈣碳化塔設備反應裝置提出針對性的改進措施，以期提高碳酸鈣碳化過程的轉化率以及產品的質量。

關鍵字：碳化塔 內部優化運行原理控制要素

引言

碳化生產工藝是整個碳酸鈣碳化生產工序的重中之重，因此碳化塔控制設備是化工企業的核心設備。碳酸鈣碳化工序處于樞紐地位，而碳化塔又是碳化工序的關鍵設備。國內企業普遍采用的碳化塔是鑄鐵內冷式索爾維塔或鋼制碳化塔，這種結構的碳化塔內部表面相對比較粗糙，而且冷卻系統的管道外壁工藝精度較低，易磨損和腐蝕，碳化塔工作二十個小時左右就必須進行清潔維護工作，因此工作效率較低難以實現自動化、機械化生產。

1. 碳化過程的控制要素

科學控制碳化過程的主要目的是為保證整個碳化反應過程中的化學能量與物質的動態平衡，從而使碳化反應能夠平穩高效的進行，最終使獲得反應物質具有較高的轉化率與產品質量。碳化過程的主要控制要素包括：碳化制堿塔內的物理參數如塔底氣壓、塔內溫度場變化、反應液結晶析出產品的溫度等。國內目前在碳化過程中還沒有研發出先進的監測與控制裝置來實現反應過程中對于核心元素元素在反應物與生成物中所占比例，因此無法對于碳化過程提高反應的轉化率來提高產品產量。另一方面碳化塔塔底的氣壓是影響塔上部堿性氣體的輸入量的關鍵因素，所以要實現碳化過程中對塔底氣壓的控制；碳化塔內溫度場主要受冷卻系統與內部碳化反應能量轉化的影響，由此可見通過對碳化塔內氣壓與溫度場的實時控制能夠控制反應過程，提高反應物料的轉化率得到高質量的產品。

2. 碳化過程化學反應原理

由結晶的動力學與熱力學知識可知，液態物質結晶主要分為結晶形核與晶核長大兩個過程。碳酸鈣碳化反應中碳酸鈣晶體析出原理與此相同即碳酸鈣在過飽和狀態通過改變溫度等參數降低溶解度從而析出細小晶體，同時析出的大量細小晶體在有限空間內相互接觸、結合成較大的晶體從而得到大量碳酸鈣晶體。碳化過程影響產品轉化率的主要因素是碳化溶液的過飽和程度、碳化溶液的溫度、晶體形核率與晶核生長速度等，這其中碳化溶液的過飽和程度直接影響析出晶體的數量與晶體大小。因此可以對通過智能控制碳化溶液的過飽和程度與冷卻速度等使晶體的形成速度與生長速度達到動態平衡以獲得較大尺度的晶體，提高產品質量與轉化率。

3. 碳化塔內部改進流程方式

3.1碳酸鈣碳化塔的內部改進

根據圖1所示碳酸鈣碳化塔內部結構組成部分可分為：窖氣進管、分布器、內膽、化工泵四個成部分。在改進流程中增加了碳化塔的高度，在內部結構的中的內膽構造，在產業結構的循環系統中添加了（循環泵），其次改進了二氧化碳的出口方式；其中在增加碳化塔外層高度上主要是為了提高產業效率，增加產值效益，利用同等的化工原料來擴大生產的實際需要。碳化塔瘦身結構，增加了內膽，主要是為了提高設備內的壓力，使得在單位面積內，二氧化碳能夠與氫氧化鈉充分反應，生成碳酸鈉和水，排出的氣體中不會危害大氣環境。循環泵主要是增加塔內液體循環，使反應物質充分反應，保證產品質量的穩定性。其次便是改進二氧化碳的出口，使其降低溫室效應。

內膽

窖氣進管

分布器

化工泵（將氣體循環）

圖1 碳酸鈣碳化塔結構分配圖

3.2角閥的優化設計改造（淺談變換氣制堿裝置中雙外冷碳化塔的運行總結）

角閥是雙外冷工業制堿碳化塔的特殊裝置，設置在碳化塔外冷器的冷卻控制系統的上下閥門之間，是整個外冷器冷卻系統輪換工作并進行清洗維護工作的特殊設計，角閥的進氣孔與出氣孔的中軸線成90度角所以又叫直角閥。角閥的主要功能是通過調節角閥的角度來控制輸入與輸出空氣的壓力差來推動機器活塞與杠桿結構運動，特殊密封結構的角閥功能與空氣截止閥作用類似，鑄鐵內冷式索爾維塔或鋼制碳化塔的角閥設計不合理，工作運行過程中經常出現堵塞、卡死的現象。這是化工制堿碳化塔工作周期短、工作效率低的主要原因，通過對角閥的結構與工作運行狀態進行優化設計，改變角閥原本的工作路徑，使角閥的控制操作更加靈敏，顯著增加角閥的工作壽命，并且進一步滿足現代化工企業碳化制堿高效率高轉化率的生產工藝要求。同時還降低了碳化塔整體的日常維護與維修成本，保障碳化制堿反應的安全平穩進行，顯著提高化工企業的經濟效益。

結語

現代碳酸鈣生產工藝與使用量等已經成為衡量一個國家化工產業發達程度的重要指標，而碳化過程是碳化生產過程的核心工藝。國內目前碳酸鈣碳化工業采用的碳化塔設備裝置還相對落后，因此從碳化工藝的反應原理與影響碳化過程中的碳酸鈣產量的不同變量因素等方面入手，結合當前先進的智能控制系統等對碳化塔中各變量進行實時的檢測與控制。另一方面不斷優化改進碳化塔的結構與生產工藝，對于提高碳酸鈣碳化過程中的原料轉化率以及產品質量等具有非常重要的作用。

4. 參考文獻

[1]周光耀．外冷式碳化塔的開發及應用[J]．純堿工業．2004，(5 ) ：3～7.

[2]王楚．純堿生產工藝與設備計算[M]．北京：化學工業出版社，1995.

[3]行治．聯合制堿法[M]．沈陽：遼寧科學技術出版社，1989.

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今后，隨著科技的不斷發展，耐酸泵在化工、冶金、電力、造紙、食品、制藥、合成纖維等工業中占有越來越重要的地位。同時，對泵設備將會有更高的要求。并且在設計方面要求更加合理，結構簡單，使用方便。耐酸泵產品適用于-20℃～+120℃溫度條件下輸送各類腐蝕性介質，其過流部分全部采用塑料合金（聚四氟乙烯和聚全氟乙丙烯等多種材料）經過合理配方、模壓、加工而成，耐酸泵集多種塑料之優點，具有特強的耐腐性能，并具有機械強度高，不老化、無毒素分解等優點，是輸送各種強、弱酸的理想設備。

二、耐酸泵發展及其作用

泵屬于通用機械，在國民經濟各部門中用來輸送液體的泵種類繁多，用途很廣，為了滿足各種工作的不同需要，就要求有不同形式的泵。應當著重指出，化工生產用泵不僅數量大、種類多、而且因其輸送的介質往往具有腐蝕性，或其工作條件要求高壓、高溫等，對泵有一些特殊的要求，這些泵往往比一般的水泵復雜一些。泵是一種可以提升液體，輸送液體或是液體增加壓力，也就是把原動的機械能變成液體能量的機器。而耐酸泵則是在泵的基礎上應用具有耐酸性能的材料而研制生產的泵。大多數耐酸泵之所以可以耐酸的原因主要是泵的材質，一般耐酸泵均采用非金屬材質做為泵的過流部件材料，如“聚乙烯、聚丙烯、聚全氟乙丙烯等”，其中聚全氟乙丙烯是最好的耐酸材質之一，基本上可以耐任何酸性介質的腐蝕，被稱為塑料王。

一直以來，耐酸泵的選型就是化工行業中的重點問題之一，輕則損壞設備，重則造成事故甚至引發災難。據有關統計，化工設備的破壞約有60%是由于腐蝕引起的，因此在化工泵選型時首先要注意選材的科學性。通常有一種誤區，認為不銹鋼是“萬能材料”，不論什么介質和環境條件都捧出不銹鋼，這是很危險的。因此，合理的選擇耐酸材料對于工廠作業和化工生產是很有必要的。

三、耐酸泵的性能預測

性能預測的關鍵是對泵內各種損失的計算。離心泵內的水力損失主要是葉輪和泵殼（導葉）內的損失。性能預測采用的方法可歸納為兩種：

損失模型法。通過對部分水力損失的物理本質及其影響因素的分析，尋求水力損失與結構參數的關系，對流場做一定的假設、簡化，建立水力損失的計算模型。該方法的優點是可以全面考慮諸如二次流、進口回流、邊界層分離、漩渦和危機等各種因素的影響，對實際的性能預測有很高的實用性和準確性。因此，大多數研究機構和學者都是采用這種方法進行水泵的性能預測。

數值方法，又稱為數值試驗或計算試驗法。目前純數值方法主要是基于計算流體力學對泵內流場進行數值模擬，得到泵內流場信息（速度場、壓力場等），進而計算出泵的揚程、功率、效率和流量之間的關系（性能曲線），實現對水泵性能的預測。然而，由于計算軟件功能的限制和流動的異常復雜性，如非定常、分離流動、漩渦流動等，使得在計算設計工況時過流部件的內部流場時比較準確，但在計算全流量范圍內的流場，特別是小流量工況下的流場時誤差較大。

四、耐酸泵的工作原理及選型

1.耐酸泵的工作原理

大多數耐酸泵之所以可以耐酸的原理主要是泵的材質，一般耐酸泵均采用非金屬材質做為泵的過流部件材料，如“聚乙烯、聚丙烯、聚全氟乙丙烯等”，其中聚全氟乙丙烯是最好的耐酸材質之一，基本上可以耐任何酸性介質的腐蝕，被稱為塑料王。

工作原理：葉輪被泵軸帶動旋轉，對位于葉片間的流體做功，流體受離心力的作用，由葉輪中心被拋向。當流體到達葉輪外周時，流速非常高。泵殼匯集從各葉片間被拋出的液體，這些液體在殼內順著蝸殼形通道逐漸擴大的方向流動，使流體的動能轉化為靜壓能，減小能量損失。所以泵殼的作用不僅在于匯集液體，它更是一個能量轉換裝置。液體吸上原理：依靠葉輪高速旋轉，迫使葉輪中心的液體以很高的速度被拋開，從而在葉輪中心形成低壓，低位槽中的液體因此被源源不斷地吸上。

為防止氣縛現象的發生，離心泵啟動前要用外來的液體將泵殼內空間灌滿。這一步操作稱為灌泵。為防止灌入泵殼內的液體因重力流入低位槽內，在泵吸入管路的入口處裝有止逆閥（底閥）；如果泵的位置低于槽內液面，則啟動時無需灌泵。葉輪外周安裝導輪，使泵內液體能量轉換效率高。導輪是位于葉輪外周的固定的帶葉片的環。這此葉片的彎曲方向與葉輪葉片的彎曲方向相反，其彎曲角度正好與液體從葉輪流出的方向相適應，引導液體在泵殼通道內平穩地改變方向，使能量損耗最小，動壓能轉換為靜壓能的效率高。后蓋板上的平衡孔消除軸向推力。離開葉輪周邊的液體壓力已經較高，有一部分會滲到葉輪后蓋板后側，而葉輪前側液體入口處為低壓，因而產生了將葉輪推向泵入口一側的軸向推力。這容易引起葉輪與泵殼接觸處的磨損，嚴重時還會產生振動。平衡孔使一部分高壓液體泄露到低壓區，減輕葉輪前后的壓力差。但由此也會引起泵效率的降低。軸封裝置保證離心泵正常、高效運轉。離心泵在工作是泵軸旋轉而殼不動，其間的環隙如果不加以密封或密封不好，則外界的空氣會滲入葉輪中心的低壓區，使泵的流量、效率下降。嚴重時流量為零――氣縛。通常，可以采用機械密封或填料密封來實現軸與殼之間的密封。

耐酸泵的工作原理，在啟動之前，應關閉出口閥門，泵內應灌滿液體，此過程稱為灌泵。工作時啟動原動機使葉輪旋轉，葉輪中的葉片驅動液體一起旋轉從而產生離心力，使液體沿葉片流道甩向葉輪出口，經蝸殼送入打開出口閥門的排出管。液體從葉輪中獲得機械能使壓力能和動能增加，依靠此能量使液體到達工作地點。

在液體不斷被甩向葉輪出口的同時，葉輪入口處就形成了低壓。在吸液罐和葉輪入口中心線處的液體之間就產生了壓差，吸液罐中的液體在這個壓差作用下，不斷地經吸入管路及泵的吸入室進入葉輪之中，從而使耐酸泵連續地工作。

2.耐酸泵的選型

2.1 了解泵選用原則

使所選泵的型式和性能符合裝置流量、揚程、壓力、溫度、汽蝕流量、吸程等工藝參數的要求

必須滿足介質特性的要求。 對輸送易燃、易爆有毒或貴重介質的泵，要求軸封可靠或采用無泄漏泵，如磁力驅動泵、隔膜泵、屏蔽泵對輸送腐蝕性介質的泵，要求對流部件采用耐腐蝕性材料，如AFB不銹鋼耐腐蝕泵，CQF工程塑料磁力驅動泵。對輸送含固體顆粒介質的泵，要求對流部件采用耐磨材料，必要時軸封用采用清潔液體沖洗。機械方面可靠性高、噪聲低、振動小。經濟上要綜合考慮到設備費、運轉費、維修費和管理費的總成本最低。

2.2 知道泵選型的基本依據

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關鍵詞：消防泵站、消防水池、罐區消防、設計、選型、計算

中圖分類號：TU998.1 文獻標識碼：A 文章編號：

1. 工程概述

本項目為30萬噸/年合成氨原料路線改造工程，建設地點位于河南省，總占地面積約27.7公頃，消防設計主要包括室外穩高壓消防、建筑物室內外消防、罐區消防冷卻以及消防泵站的設計。下面僅對消防泵站的設計與計算做以簡介。

2. 消防水量的確定

2.1工藝裝置區消防水量

本工程總占地面積27.7公頃，按《石油化工企業設計防火規范》（GB50160-2008）（以下簡稱石規）規定，廠區同一時間內火災處數按一處考慮。工藝裝置的消防用水量120L/s，輔助設施的消防用水量50L/s。確定最大一處火災的消防用水量為120L/s，火災延續時間3小時。所需消防水量為1296m3。

2.2罐區消防水量

（1）設計條件：

10000m3液氨固定頂罐2個，罐直徑：26.0m；高：18.8m；罐表面積：1534.8m2。

1000m3液氨球罐2個，常溫全壓力式罐體，球罐直徑：12.3m；球罐表面積：475m2。

（2）設計計算：

根據石規第57頁第8.10.6條規定，全冷凍式液化烴儲罐（全冷凍式液氨儲罐），其消防水量按著火罐和距著火罐1.5倍直徑范圍內鄰近罐的固定消防冷卻用水量及移動消防用水量之和計算。罐壁冷卻水供給強度不小于2.5L/min.㎡，鄰近罐冷卻面積按半個罐壁考慮。罐頂冷卻水強度不小于4L/min.㎡。

1）水霧噴頭流量

q—水霧噴頭的流量（L/min）

p—水霧噴頭的工作壓力（MPa），取0.20MPa

K—水霧噴頭的流量系數，取56.6

則q=80（L/min）

噴頭型號是ZSTWB/SL-S232

2）水霧噴頭數量

a、10000m3固定頂罐壁保護對象的水霧噴頭數量

N=SW/q

N—保護對象的水霧噴頭的計算數量

S—保護對象的保護面積（㎡），取1534.8

W—保護對象的設計噴霧強度（L/(min. )）,取2.5 L/(min. )

則N=48(個)

b、10000m3固定頂罐頂保護對象的水霧噴頭數量

設計噴霧強度取4.0 L/(min. )

罐頂面積S=580，

則N=29(個)

3）10000m3固定頂罐的鄰近罐：

a、10000m3固定頂罐罐壁保護對象的水霧噴頭數量

N=SW/q

N—保護對象的水霧噴頭的計算數量

S—保護對象的保護面積/2（㎡），取767.4

W—保護對象的設計噴霧強度（L/(min. )）,取2.5 L/(min. )

則N=24(個)

10000m3固定頂罐頂保護對象的水霧噴頭數量

設計噴霧強度取4.0 L/(min. )

罐頂面積S=580，

則N=29(個)

b、1000m3液氨球罐保護對象的水霧噴頭數量

N=SW/q

N—保護對象的水霧噴頭的計算數量

S—保護對象的保護面積（㎡），取475/2=237.5

W—保護對象的設計噴霧強度（L/(min. )）,取6 L/(min. )

則N=18(個)

（3）總的用水量為：

1）10000m3固定頂罐:

(48+29)×80=6160（L/min）=370(m3/h)

2）10000m3固定頂鄰近罐:

(24+29)×80=4240（L/min）=255(m3/h)

3）1000m3液氨球罐:

18×80=1440（L/min）=88(m3/h)

總流量為: 370+255+88=713(m3/h)

液化烴儲罐消防按6h計算，故需要消防用水量為4278 m3

3. 消防水池

3.1消防水池設計

根據石規中第47頁第8.3.1條及第8.3.2條的幾條規定，采用消防水池向穩高壓系統供水，火災時所需最大消防水量為罐區消防水量4278 m3，因水量較大消防水池單獨建設，不與生活或者生產水池合建，容積考慮火災時管網的連續補水，確定消防水池總容積為4000m3，有效容積3500 m3，容積大于1000 m3，采用分隔布置，并設帶切斷閥的連通管，考慮水池補水時間不超過48h，確定補水管管徑為D219×6，并設置液位檢測及高低液位報警設施。

3.2消防水池是否應與生活或生產水池合建

本人認為對于化工廠來說，消防水池不應與生活或生產水池合建，因為合建水池（罐）因容積大，對生活用水來說水質更新周期長，生活水量較消防水量相比，生活用水總貯存量一般不足消防水量的20%，所以更新周期遠遠超過了24h，水中余氯不足，造成細菌和藻類繁殖，為保證水質必須二次加氯，是運行費用增加，并帶來管理上的麻煩。雖然造價上可能會比合建水池高一些，但是無論從日常的運行維護來說還是從保證生活水質來講，本人認為單獨建設消防水池比較合理。

4. 消防泵房

4.1消防水泵及消防穩壓泵的選型

根據2.1工藝裝置消防水量計算及2.2罐區消防水量計算得，工藝裝置區最大消防水量為120L/s，罐區消防水量為200L/s。本工程設室外穩高壓消防系統，系統壓力為0.7-1.2Mpa。綜合以上條件，消防水泵及穩壓泵選型如下：

1）選用KQSN150-M7-332型穩高壓消防水泵3臺（2用1備），流量Q=369m3/h（105L/s）；揚程H=125m；軸功率N軸=156KW；轉速n=2960r/min；配套電機型號Y315M-2型；電機功率N=200KW。

2）選用KQDL65-16（P）×7型穩壓水泵2臺（1用1備），流量Q=18m3/h；揚程H=125m；軸功率N軸=11.33KW；轉速n=1480r/min；配套電機型號Y180M-4型；配套電機功率：N=19KW。

4.2消防泵房尺寸的確定

根據《泵站設計規范》（GB/T50265-97）中的有關規定，確定泵房尺寸為29.4m×7.2m。

4.3設計中需注意的問題

（1）關于消防的選型

消防水泵與生活水泵和生產水泵相比性能上應有較高的要求，但我國現行規范對消防水泵的性能和測試要求沒有做出比較詳細的特別規定，致使消防水泵在選用時無據可查，出現了很多問題。美國NFPA20對消防泵的性能要求是：消防泵的最大流量應為設計值的150%，揚程不小于選定工作點揚程的65%，關閉水泵時的揚程不大于選定工作點揚程的140%，穩壓泵流量為1-2L/s，揚程為消防泵揚程的1.1-1.2倍。同時規定在消防泵出水管上應設測量用流量計，流量計應能測試水泵選定流量的175%，消防泵在出水管上應設直徑大于89mm的壓力表。建議有關部門參照美國標準對我國的消防泵設計、選用提出更有針對性、更明確的要求，以便在對消防泵的選用、檢測過程中有據可依。

（2）消防泵的定期維護與保養

盡管規范、規章明確要求消防設施、器材應當定期維護保養，但是目前消防水泵都不能做到定期試機運行，天長日久導致泵體卡死、銹死，以至火災發生時不能發揮應有的作用。2009年10月25日廣州日報就以《50萬元消防設施為何滴水噴不出》為題披露了越秀區一德路綜合市場內的消防設施由于維護保養，火災時不能正常運行，造成特大損失一事。因此本人建議在規范中要求在消防泵中采用可編程序控制器（PLC）對甭組進行控制，實現消防泵在備用時定期試運行，撲救火災自動啟動，從而有效的杜絕消防水泵在關鍵時刻不能發揮左右能夠的局面。

5.結論

火災帶來的危害人人都懂，但在日常工作中卻往往被忽視，被麻痹、被僥幸心理替代，往往要等到確實發生了事故，造成了損失，才會回過頭來警醒。對于設計行業的我們，或許是高風險的始作俑者，或許是高風險的受害者，又或者我們能夠成為規避或消減高風險的佼佼者。僅以此文和從事消防設計的同行們一起探討，共同進步，為祖國的安全事業做出貢獻。

參考文獻

GB50160-2008石油化工企業設計防火規范

GB50219-95水噴霧滅火系統設計規范

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關鍵詞：崩塌滑坡；工程治理；設計；坡度；錨桿

1 崩塌滑坡的影響因素

1.1 地震的影響

地震發生時，地震力的作用會導致地下深處巖層的錯動和破裂，改變斜坡體所承受的慣性力，最后觸發滑動。此外，地震的作用還會導致地表發生變形和產生裂縫，因此使得土石的力學強度降低，導致地下水位的上升以及徑流條件發生變化，而這又進一步為崩塌滑坡提供了條件。

1.2 地形地貌條件的影響

地形是對崩塌滑坡進行控制的主要依據，因此地形地貌條件低崩塌滑坡的影響是比較明顯的，此外，斜坡的性狀及其陡峭程度的影響力也非常明顯。陡峭程度越高，所提供的臨空卸荷條件就越有利。

1.3 巖土和地層類型產生的影響

在灰巖、火成巖以及砂巖等這些節理比較發育、風化比較強烈的巖層地區，崩塌滑坡現象比較集中。比如，我國廣東的梅山地區由于風化所形成的地表土厚度達到了50m以上，并且該地區的含砂量大，黏性也比較差，因此經常會出現巖石風化崩解成碎石塊的情況，很容易導致崩塌滑坡問題的出現。

1.4 水產生的影響

水滲透到巖體中以后，其硬度與粘性將會降低。隨著滲透作用的加劇，巖體的卸荷裂隙以及外傾結構面都會受到影響。巖體裂隙中存在的薄層黏土遇水以后，水就會成為巖體的劑，巖體的抗剪強度也會因此降低。此外，巖體中的含水量增加以后，就會導致內外壓力差的增大進而導致崩坍。而土體滑坡的原因則是由于土體在水的浸泡下逐漸軟化，最后有效應力降低繼而發生滑坡。

1.5 人為因素的影響

在各類工程的建設過程中，很多人為因素也會對崩塌滑坡造成影響。比如開挖邊坡土體作為填充物，如果在開挖的時候不注意均衡性，一味在坡腳處開挖，就很容易導致崩塌滑坡事故。

2 崩塌滑坡的工程治理方法

2.1 排水工程

可以在工程中建立排水工程，比如地表排水工程、地下排水工程以及立體排水工程等。地表排水工程主要包括排水溝、截水溝等，可以起到及時排除地表水的作用；地下排水工程主要包括盲溝、集水井、截水滲溝、地下隧洞等，用來排出地下水；立體排水工程主要指工程中的排水管道，該方法主要適用于雨水較多的地區，通過排水來減小水對巖體以及邊坡產生的影響。

2.2 抗滑工程

抗滑工程主要包括兩類，分別是建設抗滑樁和抗滑擋墻。抗滑樁有多種類型，比如抗滑鏈、抗拱墻、錨固樁、排架式抗滑樁、樁基擋墻、抗滑剛架樁、椅式擋墻以及承臺式抗滑樁等；抗滑擋墻包括加筋擋墻、錨桿擋墻、預應力擋墻以及錨定板擋墻。

2.3 錨固工程

錨固工程是運用錨桿、土釘墻以及錨索等支護技術進行工程支護，其還可以與自然方法結合起來，比如通過植樹造林來加強土壤對雨水的沖擊力。錨固工程與植樹造林的結合可以大大降低工程發生崩塌滑坡的概率。

2.4 土質改良工程

崩塌滑坡與工程巖體的土質也有著非常大的關系，因此通過改良土質來治理工程的崩塌滑坡問題也是非常有效的方法。對此，可以通過注漿、電滲法、化學加固、微型噴灌注、振動固結以及焙燒法等途徑對土質進行改良，不同的土質需要選擇不同的改良方法。土質改良工程主要適用于由巖性過軟而引發崩塌滑坡事故的地區。

2.5 控制爆破

預裂帛破以及梯段爆破的施工技術可以對爆破材料進行優化，通過使用低密度炸藥的途徑來降低爆破帶來的震動影響。在工程爆破開始之前，通過間隔裝藥與不耦合裝藥方法來改善裝藥結構。此法適用于風化程度過高而引發崩塌滑坡事故的地區。

2.6 對工程進行減載和壓坡

邊坡失穩的很大一部分原因就是其高度與陡度太高，通過削掉邊坡上不夠穩定的部分土體可以減緩邊坡的陡度，進而提高其穩定性。此外，削坡還可以達到減少坡體壓力的效果。另外，壓坡也是一種非常可行的控制方法，至少在短時間內是非常有效的，因此可以在情況比較緊急的時候使用。這種方法實用性比較高，可以廣泛使用。

3 崩塌滑坡的新型工程治理技術

3.1 土釘加固技術

土釘加固技術指的是利用錨固在巖體中的面板以及土釘群來抵擋工程周圍土壤帶來的壓力或者是其它附加在巖體上的載荷來加強其穩定性。這種治理防護技術是近幾年剛剛發展起來用來加固邊坡巖體開挖工程中巖體穩定的新型治理技術，有著經濟、高效、操作性強等優點，已經在很多工程中得到廣泛運用。

3.2 微型噴灌樁與抗滑樁相結合的技術

在主滑段的尾部以及牽引段采用微型噴灌樁技術進行處理不僅可以有效提高滑動段的整體抗剪能力，還可以提高土體自身的強度，增大滑坡遇到的阻力。

3.3 長錨索與短錨桿相結合

長錨索可以有效防止巖體發生整體滑移，而短錨桿則可以有效局部的傾倒和坍塌，因此將長錨索與短錨桿結合起來可以大大增強防護效果，提高工程質量。

4 崩塌滑坡工程治理技術的應用實例

某輸油管線的邊坡被人工開挖，邊坡的高度為23米。邊坡在進行加固措施以前已經有輕微崩塌現象。若是邊坡被破壞就會引起輸油管線發生破裂等問題，將會直接造成數十億左右的經濟損失。經分析，該邊坡屬于花崗巖殘積土巖性，這種巖層在無水時硬度較高，但是雨水以后很容易變軟。原來的治理措施是將錨桿與排樁結合起來進行加固，工程費用大約在210萬元左右。

在對支護方案進行優化分析以后，發現該地區的巖性較軟，水對其產生的影響比較大，因此單用錨桿以及排樁的加固方式針對性不夠高，無法徹底解決邊坡在遇到雨水以后所發生的滑坡問題。最后決定采用土釘進行加固，選用的釘長在1到4米之間，土釘之間的水平距離為1.2米，垂直間距確定為1.5米。在打入禿頂以后還需要在坡體的坡腳、坡面以及坡頂上噴射混凝土，以免施工期間邊坡被雨水打濕造成滑坡。最后，為了確保設計做到萬無一失，用長為5米的地基梁對輸油管道進行處理。整體設計確定好以后，進行施工費用預算，大約在80萬元左右，與原治理方案相比節省了大量成本。并且采用該優化設計以后，輸油管道的邊坡始終處于穩定狀態，這說明該崩塌滑坡的工程治理方案是非常合理、有效的。

5 結束語

作為一個崩塌滑坡地質災害頻發的國家，對于其工程治理方法的探討是非常有必要的，不管是對于國家經濟的發展還是對人民的生命安全來說，都有著非常重要的意義。崩塌滑坡主要會受到地震的影響、地形地貌條件的影響、巖土和底層類型產生的影響以及水帶來的影響，在此基礎上，通過建設排水工程、抗滑工程、錨固工程、土質改良工程、控制爆破以及對工程進行減載和壓坡等方法來治理崩塌滑坡問題。而在專家們的不懈努力下，土釘加固技術、微型噴灌樁與抗滑樁相結合的技術、長錨索與短錨桿相結合等崩塌滑坡的新型工程治理技術也逐漸被研發出來，為我國崩塌滑坡的工程治理做出了巨大貢獻。

參考文獻

[1]莊建琦，崔鵬，葛永剛.“5?12”汶川地震崩塌滑坡危險性評價―以都汶公路沿線為例[J].巖石力學與工程學報，2010（2）.

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關鍵詞：虎狼峁油田；桿式泵；改進措施

中圖分類號：TE933 文獻標識碼：A

1 概述

虎狼峁油田位于陜西省志丹縣境內，屬于典型的特低滲透油藏，油井全部采用管式泵采油，油井維護性作業費用高。應用桿式泵采油可以節省作業費用，提高油井生產時率。鑒于低產低效的現狀，2010年開始試驗應用Ф28mm桿式泵采油，由于受井況和桿式泵工藝等因素的制約，試驗初期應用的桿式泵存在鎖緊裝置和密封不可靠、球座端面易刺漏、拉桿和游動凡爾罩易磨損斷裂等問題，桿式泵故障的頻繁發生導致油井檢泵周期短，維護性作業費用居高不下。

2 技術改進措施

2.1 提高鎖爪壁厚

壁厚從3-4mm提高到6mm，同時在機械支撐總成下部加工三個支撐皮碗，機械支撐鎖緊后三個支撐皮碗進入支撐主體，由于過盈配合，使機械鎖緊更穩定。另外在桿式泵下端安裝固定扶正裝置，使桿式泵在油管內更居中，減少了擺動，對頂部的雙卡雙密封裝置起到了積極的作用。

2.2 改進鎖緊機構

試驗應用錨定式桿式泵，該桿式泵下井時，由于泵筒自重，使活塞到泵的上死點，這時活塞上解卡接頭進入卡塊的中心部位向外擠壓卡塊下端，使上端向內收縮，泵從油管內插入井下。當下到座封短節時，座封芯軸坐在座封短節的縮徑段上，這時活塞在泵筒內繼續下行，活塞上解卡桿脫離卡塊中心位置，在彈簧的作用下卡塊的上端向外彈出，進入座封短節的環形溝槽內，將泵泵有效固定。起泵時，上提抽油桿，當活塞上解卡接頭進入卡塊的中心位置時，卡塊下端外移，上端收回并脫離座封短節內環形溝槽而解卡。該桿式泵下井5臺，效果較好。

2.3 閥座密封端面添加紫銅墊圈并涂厭氧膠

由于紫銅墊圈材質軟，塑性好，閥座頂緊壓實后，紫銅墊圈發生塑性變形，厭氧膠固化，大大提高了閥座端面的密封性，有效減少了閥座端面的刺漏（見圖3-3）。

2.4 固定閥副采用“碳化鎢球+鈷鉻鎢座”閥副

該閥副具有耐磨損、抗沖擊、耐腐蝕等優點，同時碳化鎢球（LS30）密度是不銹鋼球（9Cr18Mo）的1.9倍，重力增大，解決了不銹鋼球由于規格縮小后質量輕而出現的回座滯后的問題，泵效明顯提高。

2.5 拉桿表面鍍鉻

拉桿表面鍍鉻后耐磨防腐性能提高，很好的解決了拉桿與導向套間隙小出現磨損斷裂的問題。

2.6 拉桿絲扣采用滾壓工藝加工

滾壓是一種無切屑的機械加工方法，在常溫下利用金屬的塑性變形，使工件改變表層結構和形狀，使機械特性得到加強，避免了切削加工形成應力集中點。

2.7 采用分體式凡爾罩

分體式凡爾罩將游動凡爾罩的閥球腔與出油腔通過梅花形擋板分離，使凡爾球起跳時不進入凡爾罩的出油腔，與凡爾罩的出油端面不直接接觸，從而解決了凡爾球對凡爾罩頻繁碰撞和研磨損耗，同時對其壁厚由4.5 mm增加到7.0mm，提高了凡爾罩自身的承載能力。

3 現場應用及效果評價

2012年虎狼峁油田針對桿式泵井主要故障，從以上幾個方面進行改進，取得了顯著效果。截至2012年底共計在用桿式泵247臺，與上年相比，在用數量從146增加到247臺，故障率從55.5%降到38.9%，不動管柱檢泵井次從11次增加到48次，桿式泵頻繁解封、閥座漏失、拉桿磨損斷裂等突出故障得到有效遏制，平均檢泵周期從125天延長到354天，延長229天，使用桿式泵的247口井與2011年相比維護性作業費從285萬元下降到242萬元，下降43萬元。

4 鞏固措施

4.1 閥座上下密封端面急需加寬

桿式泵固定閥經過添加紫銅墊圈后固漏問題雖有所減少，但由于固定總成規格小，閥座上下面密封面太窄，仍有部分井紫銅墊圈在液擊作用下刺穿，導致漏失，縮小閥球規格（28.5625mm），即可實現閉式閥罩內臺階加寬，同時縮小下接頭內徑，使下接頭密封面加寬，再添加紫銅墊圈，涂厭氧膠。

4.2 錨定式桿式泵仍需改進

錨定式桿式泵卡塊彈力不足，同時無機械支撐座圈，容易漏失。

4.3 拉桿必須帶備冒

桿式泵拉桿與活塞連接處必須涂厭氧膠并加備冒緊固。

4.4 桿式泵拉桿連接需要改進

由于泵筒中蠟、垢、砂等雜物的存在，活塞難以退回泵筒，拉桿與泵筒不便分離，二者總長超過9m多，造成回收運輸困難。可在拉桿下部設計扳手方頸及螺紋連接，泵上提到地面后，通過扳手可將拉桿卸下，方便回收檢修。

4.5 桿式泵游動凡爾罩與活塞連接急需改進桿式泵游動凡爾罩與活塞連接的雙公接頭螺紋，壁太薄，僅有2.5mm，易斷裂，2012年此故障發生7次，需要通過縮小內孔來提高壁厚。

4.6 桿式泵固定扶正裝置需要改進

山東威馬加工的桿式泵下端固定裝置屬于金屬材料，桿式泵插入后仍有近2mm間隙，固定不盡理想，下步需要在金屬本體內安裝或注塑聚乙烯等非金屬材料（留有過流通道），使泵筒插入后不留間隙，有效固定。

5 認識及建議

（1）對桿式泵井主要故障進行分析后，經過綜合改進，使桿式泵工作更穩定，檢泵周期有效延長，具有較高推廣應用價值。

（2）抽油泵標準未對桿式泵鎖爪壁厚做要求，導致各廠家鎖爪壁厚不一致，鎖爪壁薄的鎖緊不可靠，建議對鎖爪壁厚作統一要求。

（3）隨著油田開發的深入，制約油井正常生產的各類井筒矛盾日益突出，包括偏磨、出砂、結蠟、腐蝕、結垢等，因而應在泵的工藝結構和工藝配套上進行更深的研究與探索，以滿足油田生產的實際需要。

（4）桿式泵成功推廣的重點在于規范管理和不斷優化改進。

參考文獻