CN103498809B - 立式长轴海水泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立式长轴海水泵。所述立式长轴海水泵包括可抽出部分和固定部分；所述可抽出部分包括叶轮、叶轮室、导叶体、与电机轴相联的泵轴、套筒联轴器、内接管，所述固定部分包括吸入喇叭口、外接管、吐出弯管；其中，泵吐出水口与泵组润滑水进水口之间通过一根主管路连通，该主管路通过一外接水管路与外接水连通对海水泵进行自润滑反洗，所述泵轴与电机轴通过膜片联轴器相联。本发明结构简单，质量轻、维护检修方便，泵运行效率高，运行可靠，使用寿命长，可广泛应用于石油石化、海洋平台、电厂、钢铁厂和排水工程等领域。

Description

立式长轴海水泵

技术领域

本发明涉及海水泵领域，具体为一种立式长轴海水泵。

背景技术

随着石油石化行业的不断发展以及电厂循环水对海水的需求，立式长轴海水泵应用越来越广泛。

目前市场上立式长轴海水泵配备的材质五花八门，如镍铬铸铁、马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢等，海水泵的导叶体采用铸造完成，如图8所示，导叶体4包括内筒17和外筒20，设置在外筒20进水端的进口法兰19，设置内筒17进水端的导轴承体14，设置在外筒20和内筒17的出水端均设有法兰，为了方便淸砂，在内筒17进水端开有淸砂孔24；该导叶体在铸造时，容易产生气孔和裂纹，筒体表面质量差，而且内筒17和外筒20的壁厚至少为25mm，一方面原材料消耗量大，另一方面增加了泵的整体重量，重达到4吨，不能满足轻量化要求。

现有的立式长轴海水泵通常由一段或几段轴连接而成，安装后，为了保证立式泵的运转间隙和流道对中，需要进行调整。目前很多情况下采用的方法是：在安装转子部件的过程中，通过零件尺寸预留了一定的运转间隙，此做法虽可行，但由于零件尺寸的加工误差和多个零件的累积尺寸误差造成的位置偏移，以致预留的运转间隙发生变化，此做法的调节能力差，往往会造成零件返工或报废。

目前的立式长轴泵联轴器主要选用弹性套柱销联轴器、星型联轴器等，用来缓冲振动及补偿轴向位移。然而，由于制造误差、安装误差、承载后的变形及温度变化的影响，原动机与泵之间还会有一定的径向及角位移。在这种情况下弹性套柱销联轴器、星型联轴器等联轴器因无法补偿径向及角位移，而可能产生振动影响泵的正常运行；且弹性套柱销联轴器、星型联轴器等联轴器大部分有相对较大的法兰结构，使联轴器质量、体积相对较大，对安装产生了一定困难，并且可能产生较大的不平衡量加剧振动的产生。另外，弹性圈、弹性块这些用于缓冲振动的部件存在不耐高温、腐蚀及易老化等缺陷。

现有立式长轴海水泵在自润滑时存在如下弊端：

1.取水形式以外接润滑水居多，造成珍贵的淡水资源浪费，违背了国家在“十二五”期间发表节能减排的号召。

2.采用自润滑形式的过滤器以Y型过滤器居多，Y型过滤器普遍存在纳污量小、易受污物堵塞、清洗工作复杂且在清洗过程会影响泵组工作等缺陷。

3.现有过滤器的反洗模式为外源压力水反洗，需要全程提供清洁外源压力水，造成资源浪费，且若外源压力水出现问题（如水量不稳定、水源受污染等），则过滤器反洗会失效，产生安全隐患。

发明内容

针对立式长轴海水泵存在的上述不足，本发明旨在提供一种立式长轴海水泵，该海水泵运行效率高，运行可靠，使用寿命长。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种立式长轴海水泵，包括可抽出部分和固定部分；所述可抽出部分包括叶轮、叶轮室、导叶体、与电机轴相联的泵轴、套筒联轴器、内接管，所述固定部分包括吸入喇叭口、外接管、吐出弯管；其中，泵吐出水口与泵组润滑水进水口之间通过一根主管路连通，该主管路通过一外接水管路与外接水连通；其结构特点是，所述主管路上连接有两根反洗管路；所述主管路上顺次装有第一闸阀、增压水泵、第二闸阀、两位两通阀、压力变送器和流量开关，其中在增压水泵与第一闸阀之间通过三根并联的主管路支管相连，三根主管路支管中，一根主管路支管上装有差压开关，另两根主管路支管上装有过滤器，在每个过滤器的进水口和出水口处均装有两位三通阀；所述外接水管路上装有两位两通阀；所述两根反洗管路中的一根反洗管路的一端与排污管相连，另一端与靠近第一闸阀的两位三通阀相连；另一根反洗管路的一端与位于增压水泵和第一闸阀之间的主管路连通，另一端与靠近增压水泵的两位三通阀相连；所述泵轴与电机轴通过膜片联轴器相联。

由此，本发明自润滑时从泵组吐出口取自身海水做润滑水源，悬浮物及杂质截留效果好、拆装维修方便、全塑材质有优秀抗化学腐蚀等优势的叠片式过滤器，过滤器的反冲洗模式为内源反洗：水源通过过滤器过滤后，再经润滑水泵增压、增压后的洁净水大部分用于泵组润滑水，小部分用作于反洗水源。

以下为本发明的进一步改进的技术方案：

所述两位两通阀和两位三通阀均为电磁阀；所述过滤器为叠片式过滤器。

为了避免海水腐蚀内接管和外接管等部件，提高海水泵的整体使用寿命，所述吸入喇叭口、叶轮室、叶轮、吐出弯管、内接管、外接管、内筒、外筒均由双相不锈钢制成。

所述导叶体包括内筒和外筒；所述外筒的进水端设有进口法兰，所述内筒的进水端设有导轴承体；所述内筒的进水端与所述导轴承体之间通过连接板相连。

由此，导叶体的主体采用机械加工而成，所述连接板上不开设淸砂孔，也不需要淸砂，避免了淸砂困难的问题。本发明的泵导叶体采用双相不锈钢铸焊相结合方式，对导叶体有复杂型面的部分采用精密铸造，规则部分采用板材成型，再通过焊接接头构成整体。

通过铸焊结合制造导叶体，可以保证所述内筒的壁厚为12mm~16mm；所述外筒上部的壁厚为12mm~16mm；所述内筒的进水端与连接板之间通过环形的瓜台固定相连；为了增加连接强度，所述内筒与导轴承体之间连接有筋板；所述内筒的外壁和外筒上部的内壁的表面粗糙度不超过Ra12.5，可以大大减小导叶体流道的流通阻力，提高效率。

所述泵轴外露轴段上套装有提升件，所述提升件的内壁与所述泵轴的外壁螺纹配合连接；所述提升件外壁上设有便于旋转提升件的结构；所述提升件的下端面与泵联轴器的上端面接触，该提升件上开有当转子提升到位后通过紧固件将提升件紧固在泵联轴器上的连接孔。

为了便于采用勾扳手旋转提升件，所述提升件外壁上设有卡槽；所述提升件通过穿过连接孔的紧定螺钉固定在所述泵联轴器上。

由此，提升件通过与泵轴上的螺纹连接，采用勾扳手转动提升件从而带动泵轴往上运动，立式泵最重要的运转零件—叶轮是固定在泵轴上的，通过提升件提升转子部件来调节叶轮与泵体固定部件间的轴向间隙，提升之后将提升装置通过紧定螺钉锁紧在泵轴上。

进一步地，所述膜片联轴器包括电机轴联轴器和泵轴联轴器；所述电机轴联轴器与泵轴联轴器之间设有中间轴，该中间轴与所述电机轴联轴器和泵轴联轴器之间均设置有膜片组件，并由紧固件将中间轴与电机轴联轴器、中间轴与泵轴联轴器固定连接在一起。由此，本发明采用膜片联轴器替代弹性套柱销联轴器、星型联轴器等泵常用的挠性联轴器，连接原动机与泵。本发明的膜片联轴器在连接原动机与立式长轴泵的方式与弹性柱销套联轴器等挠性联轴器相似；其中电机轴联轴器与电机轴采取过盈配合，并通过键传动，泵轴联轴器与泵轴采用间隙配合，并通过键传动。安装时，先装半联轴器，后装膜片组件与中间轴。

为了更好地补偿原动机与泵之间的轴向、径向及角位移，所述膜片组件采用多片耐高温耐腐薄板叠集而成。

所述泵轴与泵轴联轴器为间隙配合；所述电机轴与电机轴联轴器为过盈配合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的导叶体的制造缺陷率远低于整体铸造件，采用传统的铸造工艺，容易产生气孔、裂纹，特别是对大型特种钢铸件，更容易产生废品，现在采用新型的铸焊工艺保证了零件的一次合格率；

2、整体铸造不便于清砂，对于大型铸造导叶体，铸件内腔深度大，清砂困难和清砂不彻底成了一个重要问题，为此模具需专门设置清砂孔（如附图2所示）。采用焊接成则不存在清砂的问题。

3、本发明能有效降低零件重量，降低零件成本；通过对零件进行分体式的加工，提高了流道表面质量，提高了泵效率，降低了能耗。以附图为例，采用传统的铸造工艺，零件的重量为4吨，采用铸焊相结合的工艺，零件重量为2.7吨，加上整体铸造浇冒口和流道的重量，铸造用材是焊接的2倍以上。

4、采用焊接工艺可对分体式焊接部件表面单独进行加工，流道表面粗糙度可达Ra12.5，采用整体铸造流道表面质量完全依赖于铸造精度，而一般的铸件非加工表面粗糙度为Ra50，通过对两种工艺的产品测试表明，焊接成形的产品效率高。

5.通过提升件解决了立式泵在全部组装完以后可通过安装基础层上进行转子部件提升和流道对中的问题。且通过螺纹调节方便且提升量精度高；提升装置设置在安装层基础上，操作方便；采用专用扳手调整，调整变得简单轻松。

6、本发明利用自身水反洗，节约外接水资源，反洗水通过润滑水泵增压，有良好的反冲洗效果；采用叠片式过滤器过滤，纳污量大、不易堵塞，且手动拆洗方便；

7、本发明流经增压水泵的水源，是过滤后的洁净水，利于增压水泵的长期稳定运行；经过增压水泵的过滤润滑水，由于压力的增高，能阻止介质海水逆向进入并污染导轴承，从而保证导轴承的清洁，延长导轴承的使用寿命，进而使海水泵长期运行稳定；

8、本发明反冲洗模式通过压差开关控制电磁阀的开关，两组过滤器自动先后进行反冲洗过程（第一组反冲洗完毕进行正常过滤工作后，第二组才进行反冲洗过程），即始终有一组过滤器提供足够的清洁水用于海水泵的润滑及另一组过滤器的反冲洗，自动化程度高并安全可靠。

9、本发明的膜片联轴器体积小、质量轻，且有良好的吸振能力，能够补偿原动机与泵之间的轴向、径向及角位移，吸振、隔振、承受不对中能力强；膜片联轴器较同一档的弹性套柱销联轴器或星型联轴器质量轻、体积小，安装、使用、维护简便，且作用在连接设备上的附加载荷小；中间膜片采用数片不锈钢薄板叠集而成，能适用于高温、腐蚀场合。

总之，本发明结构简单，维护检修方便，泵运行效率高，运行可靠，使用寿命长，可广泛应用于石油石化、海洋平台、电厂、钢铁厂和排水工程等领域。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

附图说明

图1是本发明一种实施例的结构原理图；

图2是本发明正常过滤状态逻辑图。

图3是本发明自润滑时第一组过滤器反洗工作状态的系统逻辑图。

图4是本发明自润滑时第二组过滤器反洗工作状态的系统逻辑图。

图5是本发明所述膜片联轴器的结构示意图；

图6是本发明所述导叶体的纵向剖视图；

图7是本发明所述提升件的工作原理图；

图8是现有导叶体的纵向剖视图。

在图中

1-吸入喇叭口；2-叶轮室；3-叶轮；4-导叶体；5-泵轴；

6-轴承支架；7-套筒联轴器；8-外接管；9-吐出弯管；10-内接管；

11-支撑板；12-外筒体法兰；13-外筒体上；14-内筒体法兰；15-筋板；

16-内筒体上；17-内筒体；18-叶片；19-进口法兰；20-外筒体；

21.瓜台；22.连接板；23.导轴承体；24-淸砂孔；31-第一闸阀；

32-两位三通电磁阀；33-叠片式过滤器；34-差压开关；

35-增压水泵；36-两位两通电磁阀；37-两位两通电磁阀；38-压力变送器；

39-流量开关；40-主管路；41-反洗管路；42-外接水管路；

43-第三闸阀；44-第二闸阀；50-弹性块；51-电机轴；

52-电机轴联轴器；53-膜片联轴器；54-泵轴联轴器；55-螺栓；56-中间轴；

57-膜片组件；60-锁紧螺母；61-提升件；62-螺栓；63-卡槽。

具体实施方式

一种立式海水泵，如图1所示，包括可抽出部分和固定部分；其中吸入喇叭口1、外接管8、吐出弯管9和支撑板11组成了立式长轴海水泵的不可抽部分，而叶轮3、叶轮室2、导叶体4、泵轴5、套筒联轴器7、内接管10和轴承支架6组成了立式长轴海水泵的可抽芯部分。可抽出部分采用吸入喇叭口的锥面支撑结构。海水泵的轴向推力可由水泵承受亦可由电机承受，海水泵与电机直联采用膜片联轴器53，海水泵过流部件全部采用双相不锈钢。

如图2所示，立式海水泵的泵吐出水口与泵组润滑水进水口之间通过一根主管路40连通，该主管路40通过一外接水管路42与外接水连通；其特征在于，所述主管路40上连接有两根反洗管路41；所述主管路40上顺次装有第一闸阀31、增压水泵35、第二闸阀45、两位两通阀36、压力变送器38和流量开关39，其中在增压水泵35与第一闸阀31之间通过三根并联的主管路支管相连，三根主管路支管中，一根主管路支管上装有差压开关34，另两根主管路支管上装有过滤器33，在每个过滤器33的进水口和出水口处均装有两位三通阀32；所述外接水管路42上装有两位两通阀37；所述两根反洗管路41中的一根反洗管路41的一端与排污管相连，另一端与靠近第一闸阀31的两位三通阀32相连；另一根反洗管路41的一端与位于增压水泵35和第一闸阀45之间的主管路40连通，另一端与靠近增压水泵35的两位三通阀32相连。

如图3,4所示，本发明的海水泵进行自润滑的工作过程如下：

1、泵组启动前，开启外接水管路上的两位两通电磁阀，关闭主管路上的两位两通电磁阀，此时外接水管路提供泵组润滑水润滑导轴承，以保证泵的安全启动；

2、泵组启动至泵达到工况点且运行平稳后，关闭外接水管路上的两位两通电磁阀，开启主管路上的两位两通电磁阀，开启增压水泵，此时吐出口压力水进入主管路，提供泵组润滑水；

3、从泵组吐出口引水，2个闸阀处于开启状态，两组叠片式过滤器前后的四组两位三通电磁阀开闭状态如图2所示，泵组自身水分别导入并联的两组叠片式过滤器，过滤后的洁净水再流向增压水泵，经增压水泵增压后输送到泵组需水润滑和冷却的部件；

4、装置正常过滤期间，压力变送器、流量开关、差压开关对管路中的水力参数进行实时监控，并带有远程输出报警功能，紧急情况可联动停机；

5、当过滤器前后的进出水压差达到设定值——即当叠片式过滤器被过度堵塞使过滤后的水压低至一定值，将自动开启过滤器的反洗模式。工作逻辑如图3与图4：第一个叠片式过滤器的前后两个两位三通电磁阀将以如图3所示方式关闭，即反洗管路与第一组叠片式过滤器接通，增压后的洁净水由反洗管路引向叠片式过滤器滤芯，冲洗掉的污水再由排污管排出；当反洗第一组叠片式过滤器时，另一组叠片式过滤器在工作状态中，水源不会出现断流，可保证海水泵的正常润滑与冷却及反洗第一组叠片式过滤器工作的完成；当第一个叠片式过滤器反洗干净后，第一组叠片式过滤器前后两个两位三通过滤器如图4所示方式开闭，进行正常过滤工作，然后第二个叠片式过滤器的前后两个两位三通电磁阀如图4所示方式开闭，即反洗管路与第二组叠片式过滤器接通，增压后的洁净水由反洗管路引向叠片式过滤器滤芯，其反洗过程与第一组叠片式过滤器相同；第二个叠片式过滤器反洗干净后，恢复如图2的正常过滤状态。

如图5所示，本发明所述膜片联轴器包括电机轴联轴器52和泵轴联轴器54；所述电机轴联轴器52与泵轴联轴器54之间设有中间轴56，该中间轴56与所述电机轴联轴器52和泵轴联轴器54之间均设置有膜片组件57，并由螺栓55将中间轴56与电机轴联轴器52、中间轴56与泵轴联轴器54固定连接在一起；所述膜片组件57采用多片不锈钢板叠集而成，当然也可以是其它耐高温耐腐薄板，如301、304等。

如图6所示，本发明所述导叶体包括均由双相不锈钢制成的内筒16和外筒20；所述外筒20的进水端设有进口法兰19，所述内筒16的进水端设有导轴承体23，该内筒16与导轴承体23之间连接有筋板；所述内筒16的进水端与所述导轴承体23之间通过环形的瓜台21和连接板22相连；所述内筒16的壁厚为14mm；所述外筒20上部的壁厚为14mm。所述内筒16的外壁和外筒20上部的内壁的表面粗糙度不超过Ra12.5。

本发明的外筒体20、进口法兰19、叶片18、瓜台21与内筒体17通过焊接构成导叶体过流通道，重量大大轻于现有整体铸造导叶体的方案，降低了材料成本。

如图7所示，所述泵轴5外露轴段上套装有提升件61，所述提升件61的内壁与所述泵轴5的外壁螺纹配合连接；所述提升件61外壁上设有便于旋转提升件61的结构；所述提升件61的下端面与泵联轴器54的上端面接触，该提升件61上开有当转子提升到位后通过紧固件将提升件61紧固在泵联轴器54上的连接孔。所述提升件61外壁上设有卡槽63；所述提升件61通过穿过连接孔的紧定螺钉固定在所述泵联轴器54上。在泵整体装配完成后，用勾扳手插入卡槽63将提升件61旋入至设计位置，提升件61通过与轴螺纹旋合至设定位置，将电机联轴器52、锁紧螺母60、泵联轴器54通过螺栓连接达到将泵轴5整体提升的目的。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种立式长轴海水泵，包括可抽出部分和固定部分；所述可抽出部分包括叶轮（3）、叶轮室（2）、导叶体（4）、与电机轴（51）相联的泵轴（5）、套筒联轴器（7）、内接管（10），所述固定部分包括吸入喇叭口（1）、外接管（8）、吐出弯管（9）；其中，泵吐出水口与泵组润滑水进水口之间通过一根主管路（40）连通，该主管路（40）通过一外接水管路（42）与外接水连通；其特征在于，所述主管路（40）上连接有两根反洗管路（41）；所述主管路（40）上顺次装有第一闸阀（31）、增压水泵（35）、第二闸阀（45）、两位两通阀（36）、压力变送器（38）和流量开关（39），其中在增压水泵（35）与第一闸阀（31）之间通过三根并联的主管路支管相连，三根主管路支管中，一根主管路支管上装有差压开关（34），另两根主管路支管上装有过滤器（33），在每个过滤器（33）的进水口和出水口处均装有两位三通阀（32）；所述外接水管路（42）上装有两位两通阀（37）；所述两根反洗管路（41）中的一根反洗管路（41）的一端与排污管相连，另一端与靠近第一闸阀（31）的两组两位三通阀（32）相连；另一根反洗管路（41）的一端与位于增压水泵（35）和第二闸阀（45）之间的主管路（40）连通，另一端与靠近增压水泵（35）的两组两位三通阀（32）相连；所述泵轴（5）与电机轴（51）通过膜片联轴器（53）相联。

2.根据权利要求1所述的立式长轴海水泵，其特征在于，所述两位两通阀（36，37）和两位三通阀（32）均为电磁阀；所述过滤器（33）为叠片式过滤器。

3.根据权利要求1所述的立式长轴海水泵，其特征在于，所述吸入喇叭口（1）、叶轮室（2）、叶轮（3）、吐出弯管（9）、内接管（10）、外接管（8）、内筒（16）、外筒（20）均由双相不锈钢制成。

4.根据权利要求1所述的立式长轴海水泵，其特征在于，所述导叶体（4）包括内筒（16）和外筒（20）；所述外筒（20）的进水端设有进口法兰（19），所述内筒（16）的进水端设有导轴承体（23）；所述内筒（16）的进水端与所述导轴承体（23）之间通过连接板（22）相连。

5.根据权利要求4所述的立式长轴海水泵，其特征在于，所述内筒（16）的壁厚为12mm~16mm；所述外筒（20）上部的壁厚为12mm~16mm；所述内筒（16）的进水端与连接板（22）之间通过环形的瓜台（21）固定相连；所述内筒（16）与导轴承体（23）之间连接有筋板；所述内筒（16）的外壁和外筒（20）上部的内壁的表面粗糙度不超过Ra12.5。

6.根据权利要求1所述的立式长轴海水泵，其特征在于，所述泵轴（5）外露轴段上套装有提升件（61），所述提升件（61）的内壁与所述泵轴（5）的外壁螺纹配合连接；所述提升件（61）外壁上设有便于旋转提升件（61）的结构；所述提升件（61）的下端面与泵联轴器（54）的上端面接触，该提升件（61）上开有当转子提升到位后通过紧固件将提升件（61）紧固在泵联轴器（54）上的连接孔。

7.根据权利要求6所述的立式长轴海水泵，其特征在于，所述提升件（61）外壁上设有卡槽（63）；所述提升件（61）通过穿过连接孔的紧定螺钉固定在所述泵联轴器（54）上。

8.根据权利要求1所述的立式长轴海水泵，其特征在于，所述膜片联轴器（53）包括电机轴联轴器（52）和泵轴联轴器（54）；所述电机轴联轴器（52）与泵轴联轴器（54）之间设有中间轴（56），该中间轴（56）与所述电机轴联轴器（52）和泵轴联轴器（54）之间均设置有膜片组件（57），并由紧固件将中间轴（56）与电机轴联轴器（52）、中间轴（56）与泵轴联轴器（54）固定连接在一起。

9.根据权利要求8所述的立式长轴海水泵，其特征在于，所述膜片组件（57）采用多片耐高温耐腐薄板叠集而成。

10.根据权利要求8所述的立式长轴海水泵，其特征在于，所述泵轴（5）与泵轴联轴器（54）为间隙配合；所述电机轴（51）与电机轴联轴器（52）为过盈配合。