CN105736393A - 一种电动和汽轮双驱动的循环水泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动和汽轮双驱动的循环水泵，包括：泵体；叶轮，安装泵体内，用于将液体自进水口输送至出水口；叶轮驱动轴，一端连接叶轮、另一端伸出泵体；驱动机构，联接所述叶轮驱动轴伸出泵体的一端；所述驱动机构包括同轴联接的汽轮机和电动机，所述汽轮机的驱动轴的两端分别联接电动机的驱动轴和叶轮驱动轴的另一端，所述汽轮机配置有控制蒸汽流量来对汽轮机的转速进行调节的调速阀；提高了整个机组在较大工况范围内的运行效率，降低了机组的振动噪声，保证循环水泵在无蒸汽时依然具有一定的循环能力，保障了系统运行的可靠性。

Description

一种电动和汽轮双驱动的循环水泵

技术领域

本发明涉及水泵技术领域，特别涉及一种电动和汽轮双驱动的循环水泵。

背景技术

循环水泵主要应用于闭式回路的流体输送，其广泛应用于石油，化工，电力，钢铁，船舶等各种行业。循环水泵在运行过程中由于系统的要求，经常需要运行在不同的工况下。例如在小流量工况运行时，若仅采用阀门对流量进行调节，会导致显著的系统能量损失或机组配套功率的不足，泵的机械振动和噪声也随之升高。

为了降低系统噪音以及振荡，现有技术中采用变速调节的办法可以改善循环水泵在小流量工况运行时的流动状况，降低泵的振动噪声。汽轮机驱动的循环水泵可以通过控制蒸汽的流量来控制循环水泵的转速，但是调节的范围很窄。要使循环水泵运行在较低转速下，现有技术需要在汽轮机和循环水泵之间加装减速器，然而这大大限制了循环水泵的工作范围，而且在蒸汽供应出现问题时，无法为系统提供必要的循环能力。

授权公告号为CN1840866B的专利文献公开了一种特别是用于电厂设备的给水泵汽轮机，具有至少两个用于将工作气体导入到透平中的喷嘴扇形体；具有用于将所述至少两个喷嘴扇形体与至少两个不同工作气体源连接的管道系统；具有用于调节从所述源中的至少一个向喷嘴扇形体供给的工作气体的阀门装置；其中，阀门装置和管道系统这样构成，使其可以以此调节至少三种运行状态，即：向所有喷嘴扇形体供给第一源的工作气体的第一运行状态；向所有喷嘴扇形体供给第二源的工作气体的第二运行状态；向至少一个喷嘴扇形体供给第一源的工作气体并向至少另一个喷嘴扇形体供给第二源的工作气体的第三运行状态。

上述结构可以有效提高循环水泵的使用效率和运行速度，但是调速范围仍有限制。

申请公布号为CN104074704A的专利文献公开了一种汽、电混合双动力节能水泵，包括有螺杆膨胀机或汽轮机、电动机、混合动力装置、水泵和控制系统，混合动力装置包括有第一、二输入轴、离合器、齿轮或皮带轮和输出轴，第一、二输入轴和输出轴通过齿轮或皮带轮分别与离合器相连接，螺杆膨胀机或汽轮机的输出轴与第一输入轴相连接，电动机的输出轴与第二输入轴相连接，输出轴与水泵的主轴相连接，控制系统分别与电动机、螺杆膨胀机或汽轮机的进汽口内的蒸汽流量传感器和压力传感器电连接。上述结构合理、可靠，不仅大大降低了电动机的耗电量，而且高效地利用了工业生产过程中产生的废汽，实现了节能降耗的目的。

但是上述装置的整体结构复杂，无法保证系统稳定运行且整体体积庞大。

发明内容

本发明公开了一种电动和汽轮双驱动的循环水泵，可以使循环水泵即能用电动机拖动或汽轮机拖动，也能两者混合驱动，从而保证循环水泵可以在较大的工况范围内高效运行，并且能显著降低机组的振动噪声。

一种电动和汽轮双驱动的循环水泵，包括：

泵体；

叶轮，安装泵体内，用于将液体自进水口输送至出水口；

叶轮驱动轴，一端连接叶轮、另一端伸出泵体；

驱动机构，联接所述叶轮驱动轴伸出泵体的一端；

所述驱动机构包括同轴联接的汽轮机和电动机，所述汽轮机的驱动轴的两端分别联接电动机的驱动轴和叶轮驱动轴的另一端，所述汽轮机配置有控制蒸汽流量来对汽轮机的转速进行调节的调速阀。

本发明在使用时，汽轮机和电动机可以分别或共同带动叶轮转动，当汽轮机无蒸汽供应、蒸汽供应不足工况下由电动机拖动，此时汽轮机不进汽，汽轮机动叶与电动机同轴同速旋转。汽轮机配置有调速阀，可通过控制器控制蒸汽流量来对汽轮机的转速进行调节，在汽轮机运行工况下，电动机不通电，电动机转子和叶轮均由汽轮机拖动；汽轮机和电动机的启动和关闭可以人为控制，也可以通过控制器控制，操作人员可通过控制器控制汽轮机的调节阀，从而对循环水泵叶轮的转速进行连续调节以满足不同工况点的需要。本发明的循环水泵可以保证在较大的工况范围内高效运行，并且能显著降低机组的振动噪声，保障系统运行可靠性。

为了提高本发明的循环水泵的运行效率，优选的，所述叶轮驱动轴立式布置，所述进水口开口向下。

优选的，所述汽轮机采用两个双列复数级，喷嘴采用了较长覆盖度的叶型，所述调节阀采用两个调节阀并联布置，其中一个为主调节阀，一个为副调节阀。在调节阀的结构设计上，采用了2个组合式的调节汽阀，满足机组全工况的要求，可以提高调节精度以及减少汽耗。当汽轮机低工况运行到额定工况运行的区间，提杆将主汽阀开启，根据运行功率与转速调节主调节阀；当汽轮机需要运行到大功率工况时，提杆继续上提，将主调节阀完全打开的同时，打开副调节阀，汽轮机进汽通过双阀进汽，进气量大，功率大。这样设计的优点是提高了低工况的调节精度与阀的效率，降低能耗，同时又能满足大功率工况的运行。汽轮机的结构设计采用了两个双列复数级，以有效分配焓降，而喷嘴设计采用了较长覆盖度的叶型，以减少因低转速导致的叶片进口处蒸汽流动损失。

为了提高循环水输送水流的稳定性，优选的，所述泵体的流道包括垂直的吸入段、水平的排出段以及连接吸入段和排出段的弯曲段，所述弯曲段的中心线的弯曲半径为350～500mm。

优选的，所述叶轮安装在吸入段，所述吸入段还设有与叶轮同轴安装的导叶体，所述导叶体的下游为弯曲段，在弯曲段的内侧设有档流板，所述挡流板为厚度为10～15mm的圆弧形薄板，其圆弧直径为350～500mm，与弯曲段弯曲方向相同。

优选的，所述叶轮采用双曲率的轴面结构，包括靠近入口端的第一段曲率以及顺接第一段曲率的第二段曲率，所述第一段曲率采用轴流泵叶型，所述第二段曲率采用斜流泵叶型。为了降低泵汽蚀余量，同时降低叶轮入口的流动损失，与常规混流泵叶形轴面设计采用单曲率设计不同，本循环水泵设计时采用了双曲率的轴面的设计，第一段曲率的型线更接近轴流泵，可以有效的降低叶片入口水流的冲击与相对运动速度，从而提高效率与汽蚀余量。第二段曲率顺接第一段曲率，并往后过渡到常规的斜流泵叶型，所以叶轮叶片整体为复合式空间叶形。可满足超低扬程(1m～4m)的高效使用。

为了提高汽轮机和电动机驱动轴连接的可靠性，优选的，所述汽轮机的驱动轴与电动机通过第一花键套筒联接。

优选的，所述第一花键套筒上安装有飞锤，所述飞锤用于在转速过大时控制汽轮机的速关阀关闭。若汽轮机转速过高，飞锤由于离心力的作用飞出，从而触发速关阀动作，保障循环水泵运行安全。

为了提高汽轮机和叶轮驱动轴连接的可靠性，优选的，所述汽轮机的驱动轴与叶轮驱动轴通过第二花键套筒联接。

上述通过花键套筒联接的轴系两侧分别加装轴承，为防止套筒受到太大的轴向力，至少一个轴承采用圆锥滚子轴承来承担一定的轴向力。

本发明的循环水泵可以使机组在无蒸汽和汽轮机暖机阶段为系统提供一定的循环能力，增强了系统的可靠性，充分保障系统的安全运行，且调速方便，结构紧凑。

本发明的有益效果：

提高了整个机组在较大工况范围内的运行效率，降低了机组的振动噪声，保证循环水泵在无蒸汽时依然具有一定的循环能力，保障了系统运行的可靠性。

附图说明

图1为本发明的循环水泵的剖视结构示意图

图2为本发明的循环水泵的电动机与汽轮机联接部分的局部放大示意图。

图3为本发明的循环水泵的汽轮机和水泵本体联接部分的局部放大示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例的电动和汽轮双驱动循环水泵为机组立式布置，包括电动机1，汽轮机3，循环水泵本体4，调速阀2和控制器6。循环水泵本体4即泵体，电动机1，汽轮机3和循环水泵本体4三者同轴布置，汽轮机3的驱动轴与循环水泵本体4的驱动轴之间通过花键套筒5进行联接，电动机1的驱动轴和汽轮机3的驱动轴另一端之间通过花键套筒7进行联接。汽轮机3的转速可通过控制器6控制调节阀2进行调节。

花键套筒7包括套筒14，套筒14上安装有飞锤15和测速探头16。两个花键套筒结构相似，联接两侧的轴端均装有轴承，其中一个轴承可承担一定推力。控制器6与调速阀2置于电动机1和汽轮机3之间并固定于汽轮机3上壳体上。

循环水泵本体4包括：泵体41，安装泵体内用于将液体自进水口输送至出水口的叶轮42，一端连接叶轮42、另一端伸出泵体41的叶轮驱动轴43，叶轮驱动轴43和泵体41之间采用机械密封22。

本实施例的循环水泵采用混流泵形式，叶轮42的叶片数量4～7片，叶轮42的出水端连接有导叶体44，导叶体44叶片数量11～15片，叶轮驱动轴43与导叶体44动静交界处安装有水润滑滑动轴承25。

如图2所示，在电动机1和汽轮机3的花键套筒7联接中，电动机1的轴端8和汽轮机的轴端9均加工为外花键与套筒14的内花键相配合。套筒14上安装有飞锤15，若汽轮机3转速过高，飞锤15由于离心力的作用飞出，从而触发速关阀关闭动作，保障循环水泵运行安全。套筒14上同时装有测速探头16，实时对汽轮机3的转轴的转速进行监测，从而方便控制器6对循环水泵的转速进行调节。为保证花键联接处的轴系对中，在花键联接的轴系两侧分别加装轴承17和轴承13，为防止套筒受到太大的轴向力，轴承17采用圆锥滚子轴承来承担一定的轴向力。润滑油通过油孔10和回油孔11对汽轮机上轴承13进行润滑。蒸汽密封12防止汽轮机3中的蒸汽向大气中泄漏。

如图3所示，在汽轮机3和叶轮驱动轴43的花键套筒5联接中，汽轮机轴端19和循环水泵的轴端20均加工为外花键，通过套筒29的内花键联接在一起。同样为保证花键联接中的轴系对中，花键两侧安装有轴承18和轴承28，其中为了平衡轴向力，轴承18采用背对背安装的圆锥滚子轴承。润滑油可通过油孔30注入，对上述两个轴承进行润滑，之后集中到集油盘21上，通过回油孔27进行回收。机械密封22可防止水从叶轮驱动轴43与泵体41的间隙流出，具有泄露少，安装维修方便的优点。转轴与循环水泵的导叶体44的动静交界处采用水润滑滑动轴承进行润滑，水从导叶体44轮毂和叶轮42轮毂之间的间隙流入。

泵体41的流道包括垂直的吸入段411、水平的排出段412以及连接吸入段411和排出段412的弯曲段413，弯曲段413的中心线的弯曲半径为450mm。

叶轮42安装在吸入段411，吸入段411还设有与叶轮42同轴安装的导叶体44，导叶体44的下游为弯曲段413，在弯曲段413的内侧设有档流板23，挡流板23为厚度为12mm的圆弧形薄板，其圆弧直径为400mm，与弯曲段412弯曲方向相同。在导叶体44下游安装档流板23，以破坏流体经过弯曲段413所产生的对旋涡，从而增强循环水泵的运行稳定性。

工作过程如下：

循环水泵的汽轮机3在无蒸汽供应工况下，叶轮驱动轴43由电动机1拖动，此时汽轮机3不进汽，汽轮机3与电动机1同轴同速旋转。需要在高转速运行工况下，电动机1不通电，电动机1转子和叶轮42均由汽轮机3拖动，操作人员可通过控制器控制调节阀2，从而对循环水泵的转速进行连续调节以满足不同工况点的需要。在同时出现系统供电不足与蒸汽供应不足时，也可采用电动机1和汽轮机3双驱动的形式。

Claims (9)

1.一种电动和汽轮双驱动的循环水泵，包括：

泵体；

叶轮，安装泵体内，用于将液体自进水口输送至出水口；

叶轮驱动轴，一端连接叶轮、另一端伸出泵体；

驱动机构，联接所述叶轮驱动轴伸出泵体的一端；

其特征在于，所述驱动机构包括同轴联接的汽轮机和电动机，所述汽轮机的驱动轴的两端分别联接电动机的驱动轴和叶轮驱动轴的另一端，所述汽轮机配置有控制蒸汽流量来对汽轮机的转速进行调节的调速阀。

2.如权利要求1所述的电动和汽轮双驱动的循环水泵，其特征在于，所述叶轮驱动轴立式布置，所述进水口开口向下。

3.如权利要求1所述的电动和汽轮双驱动的循环水泵，其特征在于，所述汽轮机采用两个双列复数级，喷嘴采用了较长覆盖度的叶型，所述调节阀采用两个调节阀并联布置，其中一个为主调节阀，一个为副调节阀。

4.如权利要求1所述的电动和汽轮双驱动的循环水泵，其特征在于，所述泵体的流道包括垂直的吸入段、水平的排出段以及连接吸入段和排出段的弯曲段，所述弯曲段的中心线的弯曲半径为350～500mm。

5.如权利要求4所述的电动和汽轮双驱动的循环水泵，其特征在于，所述叶轮安装在吸入段，所述吸入段还设有与叶轮同轴安装的导叶体，所述导叶体的下游为弯曲段，在弯曲段的内侧设有档流板，所述挡流板为厚度为10～15mm的圆弧形薄板，其圆弧直径为350～500mm，与弯曲段弯曲方向相同。

6.如权利要求4所述的电动和汽轮双驱动的循环水泵，其特征在于，所述叶轮采用双曲率的轴面结构，包括靠近入口端的第一段曲率以及顺接第一段曲率的第二段曲率，所述第一段曲率采用轴流泵叶型，所述第二段曲率采用斜流泵叶型。

7.如权利要求4所述的电动和汽轮双驱动的循环水泵，其特征在于，所述汽轮机的驱动轴与电动机通过第一花键套筒联接。

8.如权利要求7所述的电动和汽轮双驱动的循环水泵，其特征在于，所述第一花键套筒上安装有飞锤，所述飞锤用于在转速过大时控制汽轮机的速关阀关闭。

9.如权利要求4所述的电动和汽轮双驱动的循环水泵，其特征在于，所述汽轮机的驱动轴与叶轮驱动轴通过第二花键套筒联接。