CN109469629A - 一种带能量回收透平的高压泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及海水淡化用高压泵技术领域，提供了一种带能量回收透平的高压泵，包括泵轴及泵轴串接的高压泵体和能量回收透平组件；高压泵体包括依次固接的吸入段、中段和吐出段；吐出段螺接密封函体，密封函体螺接非驱动端轴承箱体；能量回收透平组件包括能量回收透平箱体和套接在泵轴上的能量回收透平叶轮；能量回收透平箱体的一端螺接所述吸入段，另一端螺接驱动端轴承箱体。借此，本发明通过高压泵体与能量回收透平组件同轴设计，将具有较高压力能的废弄盐水回用至能量回收透平组件，实现压力能－机械能的转换。电机的能耗极大的减少，结构紧凑,拆装容易,检修方便。

Description

一种带能量回收透平的高压泵
技术领域
本发明属于海水淡化用高压泵技术领域，尤其涉及一种带能量回收透平的高压泵。
背景技术
反渗透法海水淡化技术(SWRO)是利用半透膜的透水特性，对海水加压，使水分子克服阻力而透过半透膜，从而达到淡水从海水中分离出来的目的。除建设在陆地外还在车辆、舰艇、海上石油钻台、岛屿、野外等处广泛使用，这就要求高压泵及能量回收透平占地面积小、体积小，维护方便。
根据反渗透海水淡化原理可知，高压泵是反渗透海水淡化提供能量的重要设备。反渗透海水淡化系统中，每吨淡化水费用中，投资成本占25％左右，电费成本占52％以上，两项合计占造水费用的77％以上，而电费成本中，又以高压泵的能耗为主，同时产生的浓海水压力也高达5.0MPa以上，按40％回收率计算，约有60％的压力能量蕴含在浓海水中，如不加以回收利用，损失巨大。
综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
发明内容
针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种带能量回收透平的高压泵，通过高压泵体与能量回收透平组件同轴设计，将具有较高压力能的废弄盐水回用至能量回收透平组件，实现压力能－机械能的转换。电机的能耗极大的减少，结构紧凑,拆装容易,检修方便。占地面积小，基础建设成本低，管路与管件的减少，节约了材料成本。
为了实现上述目的，本发明提供一种带能量回收透平的高压泵，包括泵轴及所述泵轴串接的高压泵体和能量回收透平组件；
所述高压泵体包括依次固接的吸入段、中段和吐出段；所述吐出段螺接密封函体，所述密封函体螺接非驱动端轴承箱体；所述中段内设有固定串接在所述泵轴上的若干叶轮；
所述能量回收透平组件包括能量回收透平箱体和套接在所述泵轴上的能量回收透平叶轮；所述能量回收透平箱体的一端螺接所述吸入段，另一端螺接驱动端轴承箱体；
所述密封函体内设有机械密封，所述能量回收透平箱体与驱动端轴承箱体之间设有迷宫式密封；
所述驱动端轴承箱体与非驱动端轴承箱体中分别设有支撑所述泵轴的滑动轴承。
作为一种优选方案：吸入段、吐出段有两种支撑方式：底脚支撑与中心线支撑。
作为一种优选方案：吸入段有三种位置布置方式：吸入口在左面、吸入口在右面、吸入口在顶部。
作为一种优选方案：能量回收透平组件的进液口有两种布置方式：在左上方45°、在右上方45°可根据现场的条件选择。
根据本发明的带能量回收透平的高压泵，所述吸入段、中段和吐出段采用穿杠螺栓和穿杠螺母固定。
根据本发明的带能量回收透平的高压泵，所述水力透平叶轮采用键固定在泵轴上。
根据本发明的带能量回收透平的高压泵，所述叶轮采用卡环与键固定在泵轴上。
根据本发明的带能量回收透平的高压泵，所述泵轴上还固定套接平衡鼓。
根据本发明的带能量回收透平的高压泵，所述平衡鼓采用卡环与键固定在泵轴上。
根据本发明的带能量回收透平的高压泵，所述非驱动端轴承箱体还设有防止泵轴轴向移动的角接触球轴承。
根据本发明的带能量回收透平的高压泵，所述高压泵体的吐出段和吸入段分别连接SWRO装置和增压泵；所述SWRO装置还连接能量回收透平组件的驱动端轴承箱体的进液口。
根据本发明的带能量回收透平的高压泵，所述驱动端轴承箱体的出液口连接疏散通道。
本发明通过的目的在于提供一种带能量回收透平的高压泵，通过高压泵体与能量回收透平组件同轴设计，将具有较高压力能的废弄盐水回用至能量回收透平组件，实现压力能－机械能的转换。电机的能耗极大的减少，结构紧凑,拆装容易,检修方便。占地面积小，基础建设成本低，管路与管件的减少，节约了材料成本。
附图说明
图1是本发明的结构主视图；
图2是图1的右视图；
图3是本发明的工作原理图；
图中：1-吸入段，2-吐出段，3-中段，4-导叶，5-叶轮，6-密封环，7-平衡鼓，8-滑动轴承，9-角接触球轴承，10-泵轴，11-穿杠螺栓，12-机械密封，13-迷宫式密封，14-能量回收透平叶轮，15-穿杠螺母，16-能量回收透平箱体，17-驱动端轴承箱体，18-密封函体，19-非驱动端轴承箱体。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1和图2，本发明提供了一种带能量回收透平的高压泵，包括泵轴10及泵轴10串接的高压泵体和能量回收透平组件。
高压泵体包括依次固接的吸入段1、中段3和吐出段2；更好的，吸入段1、中段3和吐出段2采用穿杠螺栓11和穿杠螺母15固定。
能量回收透平组件包括能量回收透平箱体16和套接在泵轴10上的能量回收透平叶轮14；能量回收透平箱体16的一端螺接吸入段1，另一端螺接驱动端轴承箱体17。更好的，水力透平叶轮14采用键固定在泵轴10上。
吐出段2螺接密封函体18，密封函体18螺接非驱动端轴承箱体19。
中段3内设有多级串联的导叶4，还设有固定串接在泵轴10上的若干叶轮5；更好的，叶轮5采用卡环与键固定在泵轴10上。优选的是，多个叶轮同向组装，用分半环及键固定在泵轴10上，类似于串糖葫芦。更好的，叶轮5上装有密封环6，以控制级间泄漏量。
更好的，泵轴10上还固定套接平衡鼓7，用于平衡流体在轴向产生的推力。优选的是，平衡鼓7采用卡环与键固定在泵轴10上。
密封函体18内设有机械密封12，机械密封12与密封函体18采用螺栓固定。能量回收透平箱体16与驱动端轴承箱体17间设有迷宫式密封13。机械密封12与迷宫式密封13避免了流体外渗。
驱动端轴承箱体17与非驱动端轴承箱体19中分别设有支撑泵轴10的滑动轴承8；更好的，非驱动端轴承箱体19还设有防止泵轴10轴向移动的角接触球轴承9，增加了整体运转的平稳性。更好的，角接触球轴承9的内环用锁紧螺母固定在泵轴10上。
参见图3，本发明泵轴10的驱动端连接电机；高压泵体的吐出段2连接SWRO装置，其吸入段1连接增压泵；SWRO装置还连接能量回收透平组件的驱动端轴承箱体17的进液口；更好的，驱动端轴承箱体17的出液口连接疏散通道，最终浓缩盐水被排入疏散通道。
本发明的工作原理：电机驱动同轴的高压泵体与能量回收透平。海水经原水泵和过滤系统在经增压泵进入体中，在叶轮5的作用下，以5.8～8.0MPa的压力进入SWRO装置，从过滤出的淡水经成品泵输出；废浓盐水以5.5～6.0MPa的压力进入能量回收透平组件，并驱动其水力透平叶轮14转动。由于高压泵与能量回收透平共轴，因此废浓盐水协助电机驱动了泵轴10的转动，从而减轻了电机的负担，实现了能量的回收利用。能量回收后的废浓盐水被排到疏散通道。
本发明采用高压泵体与能量回收透平组件同轴设计，将具有较高压力能的废弄盐水回用至能量回收透平组件，实现压力能－机械能的转换。该机械能通过泵轴直接驱动高压泵工作，中间无机械能损失，由于本发明集成了高压泵体和能量回收组件，因而，电机的能耗极大的减少，结构紧凑,拆装容易,检修方便。
由于高压泵体与能量回收透平组件在同一根泵轴10上，可以采用同一个轴端的标准电机，占地面积小，基础建设成本低，管路与管件的减少，节约了材料成本。同时试验证明，这种装置对流体压力、流量的波动适应性较好,在较宽的范围内能量回收效率能维持在60％左右，总效率明显提高。
综上所述，本发明提供了一种带能量回收透平的高压泵，通过高压泵体与能量回收透平组件同轴设计，将具有较高压力能的废弄盐水回用至能量回收透平组件，实现压力能－机械能的转换。电机的能耗极大的减少，结构紧凑,拆装容易,检修方便。占地面积小，基础建设成本低，管路与管件的减少，节约了材料成本。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种带能量回收透平的高压泵，其特征在于，包括泵轴及所述泵轴串接的高压泵体和能量回收透平组件；
所述高压泵体包括依次固接的吸入段、中段和吐出段；所述吐出段螺接密封函体，所述密封函体螺接非驱动端轴承箱体；所述中段内设有多级串联的导叶，还设有固定串接在所述泵轴上的若干叶轮；
所述能量回收透平组件包括能量回收透平箱体和套接在所述泵轴上的能量回收透平叶轮；所述能量回收透平箱体的一端螺接所述吸入段，另一端螺接驱动端轴承箱体；
所述密封函体内设有机械密封，所述能量回收透平箱体与驱动端轴承箱体之间设有迷宫式密封；
所述驱动端轴承箱体与非驱动端轴承箱体中分别设有支撑所述泵轴的滑动轴承。
2.根据权利要求1所述的带能量回收透平的高压泵，其特征在于，所述吸入段、中段和吐出段采用穿杠螺栓和穿杠螺母固定。
3.根据权利要求1所述的带能量回收透平的高压泵，其特征在于，所述水力透平叶轮采用键固定在泵轴上。
4.根据权利要求1所述的带能量回收透平的高压泵，其特征在于，所述叶轮采用卡环与键固定在泵轴上。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的带能量回收透平的高压泵，其特征在于，所述泵轴上还固定套接平衡鼓。
6.根据权利要求5所述的带能量回收透平的高压泵，其特征在于，所述平衡鼓采用卡环与键固定在泵轴上。
7.根据权利要求6所述的带能量回收透平的高压泵，其特征在于，所述非驱动端轴承箱体还设有防止泵轴轴向移动的角接触球轴承。
8.根据权利要求7所述的带能量回收透平的高压泵，其特征在于，所述高压泵体的吐出段和吸入段分别连接SWRO装置和增压泵；所述SWRO装置还连接能量回收透平组件的驱动端轴承箱体的进液口。
9.根据权利要求8所述的带能量回收透平的高压泵，其特征在于，所述驱动端轴承箱体的出液口连接疏散通道。
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