CN110985402A - 小流量超高扬程皮托管泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小流量超高扬程的皮托管泵，属于超低比转数离心泵领域。为解决国内外皮托管泵现有技术长期存在的悬臂式转子部件重量大，高转速运转故障率高以及单皮托管悬臂支承，转子盖内孔偏磨，内泄漏量加大的缺陷。提出了转子和转子盖在较低转速下运转，而重量很轻的皮托管在高转速下逆向旋转实现高扬程，提高了皮托管泵运行的可靠性。本发明采用两端支承的双皮托管，受到转子腔内液体的径向力互相抵消，避免了单皮托管引起的转子盖内孔偏磨，减少内回流量，提高了泵效率。两极恒速电机驱动转子和转子盖，泵参数的变化由驱动双皮托管的开关磁阻电机调速电机实现，电机转子上无绕组，可高速旋转，为实现皮托管泵超高扬程创造了条件。

Description

小流量超高扬程皮托管泵
技术领域
本发明渉及超低比转数离心泵技术领域，具体涉及一种小流量超高扬程皮托管泵。
背景技术
国内外Pitot tube pump(皮托管泵，我国称为旋喷泵、旋壳泵)的技术均来源于美国威尔集团公司下属的Envirotech Pumpsystems Inc.皮托管泵美国专利权人的名称；皮托管泵产品样本和工程资料上的公司名称为Weir Specialty Pumps(威尔特种泵公司，地址：美国盐湖城)。
皮托管泵的工作原理：如说明书附图1所示，皮托管泵的三个基本件是：Rotor(件1转子，泵壳)、Pitot tube(件2皮托管，集流管)和Rotor Cover(件4转子盖，叶轮)。液体首先通过皮托管水平段5外围的环形通道，转弯90度进入转子盖4内的10个径向矩形等截面流道3(相当于将小流量离心泵的叶片改为流道，其余金属部分相当于叶片)，出口角为90度，因离心力作用增压升速。液体从转子盖与转子内腔外缘接近的转子盖上的10个矩形口，轴向高速流进转子腔内，与转子作同步高速旋转。转子腔内的皮托管静止不动，开口迎着转子腔内液体的最高速度，因为皮托管扁平椭圆形流道的横截面积逐渐扩大，将液体的速度能又转化为压力能，高压液体经皮托管水平段从泵的轴线方向排出。
皮托管泵与离心泵的差异是，高扬程的产生有两个步骤：第一，转子是充满液体的圆筒，转子与转子盖同步回转时，转子盖旋转产生流速和扬程，并且由离心力场在转子腔内液体中产生离心压头。第二，高速液进入皮托管后，因流道的横截面积逐渐扩大，将液体的速度能转化为压力能。皮托管水力计算方法尚未成熟。美国威尔特种泵公司工程研发总监T.L.Angle，在第22届国际泵用户研讨会上发表的题为“A NEW UNIQUE HIGH-PRESSUREPUMP SYSTEM”(一种新颖独特的高压泵系统)的论文中指出，由于皮托管泵独特的水力学特性，对于相同叶轮直径和相同泵转速，皮托管泵产生的扬程，约为传统离心泵扬程的1.6倍，皮托管将速度能转换为扬程，比传统的离心泵更为有效，扬程系数比离心泵大。因此，增大进入皮托管的流速，提高转速或转子直径，是实现皮托管泵超高扬程的关键，而提高转速更为有效。
皮托管泵的特点：小流量高扬程离心泵效率低的主要原因是叶轮的圆盘摩擦损失占了较高比例，皮托管泵将叶轮与转子联为一体同步回转，使液体在获得动能的过程中，避免了叶轮的圆盘摩擦损失。这是该型泵比相同参数、低比转数常规离心泵性能优越得多的根源所在。
通过进入Weir Speciaty Pumps公司网站www.weirsp.com查询，该公司的皮托管泵有7种系列产品，但转子公称内径仅300mm和400mm两种，只需要改变皮托管的进口直径和转速，可实现很宽的流量和扬程范围(Q＝5～100m3/h，H≤1600m)。
现有皮托管泵在使用中存在的问题之一，悬臂式转子部件重量大，高转速运转故障率高。
我们对使用威尔公司皮托管泵的用户进行过调研，发现我国进口RO/ROH型小流量高扬程的较多，用户反映：只要扬程高、转速高，对泵的操作条件、安装和维修水平要求极其严格，否则泵的故障率高。
《广州化工》2010年第6期刊登的中海油惠州炼油分公司“喷射泵特点及其在加氢裂化装置的应用”一文，介绍了喷射泵的结构、原理、特点、进口威尔公司高压注水泵在加氢裂化装置的应用情况。该泵的型号为ROH，S-375，S代表Singal单，用单皮托管，文中认为没有不平衡的径向力，有误。该泵流量19m3/h、扬程1230m、转速5800rpm。该泵运行的初期，振动很大，用户又将泵的混凝土基础加深加大，管道支撑进行了加固，振动减轻。后来几年使用中，只要对供水管道过滤器的定期清洗稍有放松，杂质在转子内腔的壁上逐渐积聚，振动又超标，必须拆泵、清洗转子和重装泵，工作量很大。
中石化某公司2010年使用的两台型号为ROH，S-375的高压注水泵，流量24m3/h，扬程1340m，转速6200rpm。车间为节约生产费用，在脱盐水中加一部分回收净化水，使用一段时间后泵的振动值逐渐上升。拆开转子发现有油泥附着在转子内壁，因此，又增加了过滤精度更高的管道过滤器，每周切换清洗一次。按照威尔公司皮托管泵的用说明书的要求，转子部件充满水后在转速1000rpm下进行动平衡，动平衡精度为G1级。还发生过一次因固定皮托管螺钉的拧紧力矩值未严格按使用说明书的规定，皮托管在转子腔内受到高速旋转液流产生的扭力，将固定螺钉扭断，皮托管下垂与转子盖摩擦而断裂。
国内外判断离心泵是否属于小流量超高扬程的准则是用《比转数》，其计算式如下：
ns＝3.65n.Q0.5/H0.75，式中：Q为流量(m3/s)，H为扬程(m)，n为转速(rpm)。
上述实例1，比转数ns＝3.65×5800×(19÷3600)0.5÷12300.75＝7.40
上述实例2，比转数ns＝3.65×6200×(24÷3600)0.5÷13400.75＝8.34
按全国化工设备技术中心站编《工业泵选用手册》第二版2011年化工出版社，P.132表2-1，30＜ns＜80为低比转数。因此，上述皮托管泵均属于超低比转数的小流量超高扬程离心泵。
以上两实例高压注水泵故障率高的原因，第一是转速5800rpm和6200rpm很高。见本说明书附图1所示的ROH型皮托管泵剖面图，转子部件是悬臂支撑的。从威尔特种泵公司网站得知，ROH型皮托管泵配4种小流量的单皮托管，3种中流量的双皮托管，仅皮托管的进口直径不同，转子部件完全相同，转子和转子盖的壁厚按最高转速6321rpm，最高扬程1585m设计制造，各种规格ROH型皮托管泵的重量均为544kg。转子、转子盖加上充满的水很重。我们在维修某公司的ROH型皮托管泵时，称出转子和转子盖的净重为101.7kg，充水重13.6kg，总重115.3kg，比同外径单级离心泵叶轮重得多。
第二是采用单皮托管，我们曾用FLUENT模拟软件，对皮托管泵转子腔内液体的压力分布状况进行过数值模拟研究，结果表明，从转子的轴线到转子的外缘，液体的速度与转子腔半径的一次方成正比分布，而压力与转子腔半径的二次方成正比分布，转子腔外围的液体压力最高。见本说明书附图1，单皮托管2受到的液体的径向力不对称，皮托管水平段5的出口端与联节头9用松动配合，以便防止皮托管水平段5装进联节头9时不损坏O形圈8，两件的配合长度又较短为20mm，从配合段中点到转子盖中央孔中点的距离为159mm，皮托管悬臂端受到径向力后，皮托管悬臂端下垂量比转子盖4与皮托管水平段5之间的间隙大约放大159/20＝8倍，易导致皮托管与转子盖孔相撞，引起振动。
我国的旋喷泵制造厂样本上的转速普遍在4000rpm以下，扬程在500m以下。中国农机院北京康元泵业公司的R系列旋喷泵产品只有2950rpm一种转速。《石油机械》2006年第3期刊登的山东长志泵业公司“RA2-130型旋转喷射泵的研制”一文(专利号ZL200520024000.1)，流量2m3/h、扬程170m。近年来，国内旋喷泵的招标文件上也常常规定用两极电机，以便限制旋喷泵的转速。
皮托管泵在使用中存在的问题之二，单皮托管悬臂支承，转子盖内孔偏磨，内回流量加大，降低泵效率。
发明专利CN104389791B公开的“一种改进容积效率的旋喷泵及改进方法”为减少转子腔内液体从皮托管水平段穿过转子盖的间隙处向转子盖进口的泄漏，采用迷宫密封。我们认为，迷宫密封广泛用于压缩机、鼓风机、汽轮机的轴端和级间的密封，是在轴和固定件之间有若干个环形截流间隙与膨胀空腔，气体在迷宫中经多次压缩、膨胀和旋涡的热力学效应，使气体的压力降低，从而达到减少泄漏的目的，但对于体积不会压缩和膨胀的液体，迷宫密封的效果很有限。可见该专利只是被动地去堵漏，而并未认识到为什么转子盖内孔会偏磨变大。
美国威尔公司和德国Sterling Fluid Systems Group B.V.(斯特林流体系统集团公司)皮托管泵的样本以及国内外旋喷泵/皮托管泵文章上的泵剖面图，绝大部分是采用单皮托管(见本说明书附图1)，忽视了单皮托管的缺陷。单皮托管与双皮托管不同，受到的液体压力不对称，将使皮托管受到不对称的径向力，使皮托管与转子盖孔相撞，转子盖孔磨损大后内泄漏量加大，降低泵效率。
该专利的图1是采用单皮托管，高压液体对皮托管将产生很大的径向力，泵的扬程越高，径向力越大。实例：上页所述的中石化某公司高压注水泵，扬程1340m，转子内腔最大半径处的水压力为67kg/cm2，皮托管顶部承受径向力的面积为13.78cm2，径向力为923kg。使悬臂安装的单皮托管水平段的悬臂端下垂，将与转子盖内孔相碰，而该专利权利要求7和8，节流间隙很小e＝0.2～0.5mm，迷宫凸台的棱角会相碰，间隙磨大，内泄漏回流量增加。
发明专利CN103226634B公开的“基于三维动网格的旋喷泵非定常流场的计算方法”，说明书背景技术中，未指出单皮托管受到径向力的危害，说明书附图1用单皮托管，“具体实施方式”仅给出无量纲的径向力计算公式，附图6和7给出了无量纲的径向力随时间的变化曲线图。皮托管泵转子内液体径向力大小，应该是从转子内径最大处向轴心线递减分布，与转子内径、转速、介质比重和泵进口压力有关，与时间无关。该专利说明书未给出计算径向力的条件和径向力的具体数据，也是缺陷。
发明专利CN 103603822A公开的“一种集流管两端采用中心支承的旋壳泵”，指出了目前旋壳泵的集流管脉动较大，引起较大的振动值，并造成集流管与叶轮轮毂之间单侧接触磨损，产生较大的间隙，增加泄漏损失。为消除集流管悬臂带来的影响，提出了集流管两端采用中心支承，改进现有的集流管单侧支承，观点正确。附图1旋壳泵也采用单集流管，未指出单集流管是引起较大振动值和叶轮中央孔单侧接触磨损的根源。该发明的主要缺陷是在转子腔中央壁上设置的集流管导轴承间隙处的液体不流动，不能带走摩擦热，液体温度上升，粘度大幅下降，甚至会汽化，因丧失润滑功能，导轴承将损坏。
威尔特种泵公司按2019.5.7授权的专利名称为“Pressure reducing rotorassembly for a pump”的皮托管泵美国专利US 10,280,925为基础，最新开发出的“
Figure BDA0002327864970000041
RO-FT”型皮托管泵，废除单皮托管，采用四种双皮托管D-266、D-375、D-484、D-600，仅双皮托管的进口直径不同，其余尺寸完全相同。但还有缺陷，皮托管仍为悬臂支撑。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有皮托管泵存在的技术问题，提供一种小流量超高扬程皮托管泵，该皮托管泵通过很重的转子部件较低转速运转，很轻的双皮托管高速运转，实现超高扬程，从而提高皮托管泵运行的可靠性。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
小流量超高扬程皮托管泵，主要包括转子、联接头以及设置在转子内腔中的皮托管，所述转子与转子驱动机构连接，其特征在于：所述皮托管为双皮托管，所述双皮托管与双皮托管驱动机构连接，所述双皮托管的旋转方向与转子旋转的方向相反。
本发明所述的小流量超高扬程皮托管泵，其所述转子通过联接套固定在两极电机的输出轴上，所述转子与转子盖连接在一起形成容纳双皮托管的腔体，并在两极电机的驱动下整体顺时针方向旋转，所述双皮托管的水平段依次穿过转子盖和联接头，并固定在变频电机的输出轴上，所述双皮托管在变频电机的驱动下反时针方向旋转。
本发明所述的小流量超高扬程皮托管泵，其所述双皮托管的水平段采用前后两端支撑结构，所述双皮托管旋转质量的中心在双皮托管的旋转轴心线上。
本发明所述的小流量超高扬程皮托管泵，其所述双皮托管的水平段穿过转子盖处设置双皮托管前端支撑结构，所述双皮托管的水平段尾部与泵出口接管之间设置双皮托管后端支撑结构。
本发明所述的小流量超高扬程皮托管泵，其所述双皮托管前端支撑结构包括节流衬套和轴套，所述节流衬套设置在转子盖的中心孔处，并用销钉防松动，使其随转子盖一起转动，所述轴套紧装在双皮托管水平段前端的外径上，并用键防松动，使其随双皮托管一起转动，所述节流衬套布置在轴套的外周，所述节流衬套的内径与轴套的外径之间的液膜对双皮托管起支撑作用；
所述双皮托管后端支撑结构，包括连接在泵出口接管端部的轴承盒以及设置在双皮托管的水平段与轴承盒之间的一对角接触球轴承。
本发明所述的小流量超高扬程皮托管泵，其在所述轴承盒的上部设置有压缩空气出口，在所述轴承盒的下部设置有油雾进口，油雾进入后，在所述角接触球轴承上形成油膜，用纯油雾润滑，并由压缩空气带走轴承的发热，从轴承盒上部的压缩空气出口排走。
本发明所述的小流量超高扬程皮托管泵，其所述双皮托管的水平段由双皮托管水平中空段和双皮托管实心轴对焊后机加工，所述双皮托管水平中空段的后端部壁厚增加，管壁上设置有多条轴向布置的出液长孔，多条出液长孔的过流总面积大于双皮托管水平中空段流道的横截面积，略小于泵出口接管内孔的横截面积。
本发明所述的小流量超高扬程皮托管泵，其所述双皮托管实心轴连接在双皮托管水平中空段的后端，所述双皮托管后端支撑结构设置在双皮托管实心轴与轴承盒之间，所述双皮托管实心轴的后端部与变频电机的输出轴连接。
本发明与现有技术相比，带来的有益效果是：
1、现有同一转子内径各种规格的皮托管泵，转子的壁厚均按最高转速下最高扬程来设计制造，转子部件重量大，是高转速运行振动大的主要原因之一，这与要发挥皮托管泵扬程高的优势发生了矛盾，而且国内外现有皮托管泵的此速度是由转子连同转子盖旋转产生的，而皮托管是静止的，接收从转子的部分旋转液体。本发明通过转子与双皮托管的相对转动，使重量很轻的双皮托管在高转速下相对于转子转动方向逆向旋转，双皮托管进液的速度就将是转子内液体在双皮托管入口所在直径的圆周速度，与双皮托管旋转在其入口处的圆周速度之和，既然充满液体笨重的转子高转速受限制，如让轻得多的双皮托管高速旋转，转子只用常规电机直接驱动，从而取消增速齿轮箱，而由转子与双皮托管两者提供的圆周速度之和可以足够高，这样，使转子部件在较低转速下运行，也能实现高扬程，从而提高皮托管泵运行的可靠性。
2、现有转子和转子盖壁厚是按最高转速6321rpm，最高扬程1585m设计制造的，本发明可将转子部件的转速降为2980rpm，针对水，转子腔外径处的最高压力从155.4bar降为34.5bar，转子和转子盖的壁厚减薄，重量减轻。而双皮托管的重量仅3.2kg，双皮托管内外的液体相同，液体的重量不计入，双皮托管高速旋转的可靠性将远高于现有技术皮托管泵转子高速旋转的可靠性。
3、本发明采用双皮托管且两端支撑的结构设计，其受到转子腔内液体的径向力互相抵消，双皮托管旋转质量的中心在旋转轴心线上，避免了现有皮托管泵大多采用单皮托管悬臂支撑引起的转子盖内孔偏磨，减少了内回流量，提高了泵的效率。
4、本发明的双皮托管水平段一端的转子盖内孔处设置节流衬套，用从转子腔往转子盖泄漏的液体进行润滑，并利用了节流衬套和轴套之间液体的支撑作用(“洛马金”效应)；双皮托管水平段的另一端，采用一对角接触滚动球轴承，用纯油雾润滑，取消了体积大的润滑油池，消除了因轴承和抛油环搅动润滑油而产生热量，降低轴承温度。
5、本发明的转子部件通过联接套，安装在两极电机的轴端上，省去轴承箱部件。
6、本发明驱动转子的电机是恒速的，泵参数的变化由驱动双皮托管的调速电机来实现。调速电机采用开关磁阻电机，其突出优点是电机的转子上无绕组，转动惯量小，可高速旋转，为实现皮托管泵高转速、超高扬程创造了条件，并满足不同扬程的需求。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的具体实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为现有技术皮托管泵的结构示意图。
图1中的标记：1为转子；2为皮托管；3为流道；4为转子盖；5为皮托管水平段；6为出口接管；7为进口接管；8为O形圈；9为联接头；10为泵轴；11为轴承座；12为保护壳。
图2为本发明皮托管泵的剖面图。
图2中的标记：1为转子；2为双皮托管；3为转子盖；4为节流衬套；5为第一机封；6为联接头；7为第二机封；8为泵出口接管；9为第三机封；10为压缩空气出口；11为联接架；12为油雾进口；13为角接触球轴承；14为轴承盒；15为双皮托管实心轴；16为出液长孔；17为泵进口接管；18为保护盖；19为双皮托管水平中空段；20为轴套；21为保护壳；22为密封挡板；23为O形圈；24为联接套。
图3为本发明本发明皮托管泵机组图。
图3中的标记：25为两极电机；26为平键；27为紧定螺钉；28为平键；29为紧定螺钉；30为变频电机；31为公用底座。
具体实施方式
皮托管泵水力部件的设计方法目前还不成熟，由于转子腔是与叶轮一起高速旋转，其内部流动参数很难用常规的试验方法测出。因此，我国各研究单位普遍采用CFD(计算流体动力学)商用软件对转子腔和皮托管内部的复杂流场采用CFD软件进行数值模拟研究。但后续的实验验证是薄弱环节，造成至今还缺乏皮托管泵水力设计可靠的计算方法。
国内几家旋喷泵制造厂的文章认为，旋喷泵的设计原理是采用常规离心泵和航天技术的冲压滞止增压的原理。我们检索的有关皮托管泵的国外专利和国外泵会议论文集中，均未发现“冲压滞止增压”的提法，这是因为冲压滞止是用于气体介质，对液体介质不适合，有的文章给出的离心增压扬程和滞止冲压扬程的计算公式，也是不适用的。
国内外皮托管泵技术均来源于美国威尔特种泵公司，该公司在2005年第22届国际泵用户会议上发表的“一种新型独特的高压泵系统”论文，第三页中指出，皮托管泵独特的水力特性，使其能在适中的转速下，产生非常高的扬程，与相同叶轮直径和转速的传统离心泵相比，产生的扬程是大约1.6倍。该论文提出的皮托管泵的水力学理论认为，皮托管泵通过离心力场产生的压头和速度头产生的压头之组合，即为该泵的总压头，这两个压头的数值相近。据此，可根据皮托管泵定型产品性能测试得出的性能曲线图，能比较准确地得出在不同转速、不同流量时，皮托管将速度头转化的扬程值。
为了更清楚定量深入理解本发明，现以本说明书附图2和3作为实例，给出采用本发明的详细技术方案。
如图2和3所示的小流量超高扬程皮托管泵，包括转子1、联接头6以及设置在转子1内腔中的双皮托管2，转子1与转子盖3通过螺栓连接在一起形成用于容纳双皮托管2的腔体，为了运转安全，在转子1和转子盖3外周设置有保护壳21和保护盖18加以保护，保护壳21与保护盖18用螺栓连接，止口定位，保护盖18与联接架11螺栓连接，止口定位，联接头6与保护盖18用螺栓连接，止口定位。为了便于机加工时装夹转子1，转子1轴线处为通孔，通过密封挡板22和O形圈23来密封转子腔内有压的液体，并用联接套24将密封挡板22压在转子1中央通孔的止口上。转子1通过联接套24紧套在两极电机25的输出轴伸上，通过平键26传递功率，用紧定螺钉27锁紧平键26。
双皮托管2的水平段由双皮托管水平中空段19和双皮托管实心轴15两部分对焊后机加工，双皮托管实心轴15端部的轴线处机加工有圆柱孔，以便紧套在变频电机30的输出轴伸上，通过平键28传递功率，用紧定螺钉29锁紧平键。
双皮托管2的水平段轴端的圆柱孔，紧套在变频电机30的输出轴上，反时针方向旋转，与转子1和转子盖3转动的方向相反。双皮托管进液的速度就将是转子内液体在双皮托管入口所在直径的圆周速度，与双皮托管旋转在其入口处的圆周速度之和。本发明利用转子与双皮托管的相反方向旋转，使重量很轻的双皮托管高转速旋转，而让笨重的转子部件在较低转速下运行，实现了高扬程，从而提高了皮托管泵运行的可靠性。
在本实施例中，两极电机25、皮托管泵主体以及变频电机30安装在共用底座31上，双皮托管2采用两端支撑结构，双皮托管2旋转质量的中心在双皮托管的旋转轴心线上。双皮托管2的水平段穿过转子盖3处设置有双皮托管前端支撑结构，双皮托管2的水平段尾部与轴承盒14之间设置有双皮托管后端支撑结构，通过对双皮托管采用前后支撑结构设计，避免了现有皮托管泵大多采用单皮托管悬臂支撑引起的转子盖内孔偏磨引起的内回流，提高了泵的效率。
联接头6、泵出口接管8和轴承盒14之间均有止口定位，以确保上述部件的同轴度，并用长螺栓压紧。联接头6设置泵进口接管17，在转子盖3和联接头6之间设置第一机封5，用于密封泵的进口压力；在联接头6和泵出口接管8之间设置第二机封7，用于密封泵的出口压力；在泵出口接管8和轴承盒14之间设置第三机封9，用于密封泵的出口压力。
双皮托管水平中空段19的后端部壁厚增加，在管壁上设置有多条出液长孔16，其过流总面积大于双皮托管水平中空段19流道的横截面积，略小于泵出口接管8内孔的横截面积。
双皮托管前端支撑结构包括节流衬套4和轴套20，节流衬套4设置在转子盖3的中心孔处，用销钉防松，使其随转子盖3一起转动；轴套20紧装在双皮托管水平中空段19的前端部外径上，且用键防转，使其与双皮托管一起转动。节流衬套4布置在轴套20的外周，两者之间的液膜对双皮托管起支撑作用；双皮托管后端的实心轴15与轴承盒14之间有一对角接触球轴承13，作为双皮托管后端的支撑。
在所述轴承盒14的上部设置有压缩空气出口10，在所述轴承盒14的下部设置有油雾进口12，本发明采用先进的纯油雾润滑技术，由生产装置泵群公用的油雾润滑站，提供由压缩空气输送的油雾从轴承盒14下部的油雾进口12进入，在角接触球轴承13上形成油膜，并用压缩空气带走轴承的发热，从轴承盒14上部的压缩空气出口10排走。采用纯油雾润滑，取消了润滑油池和轴承箱的冷却水。
实施例1：按美国威尔特种泵公司上述论文的图3，ROH，D-600双皮托管泵的性能曲线图，转子在2980rpm转速运转，56.8m3/h流量时的扬程为341.6m，转速5433rpm，流量56.8m3/h时的扬程为1168m。
据此，用2980rpm转速电机驱动转子和转子盖顺时针方向旋转，由离心力场产生扬程，以及由皮托管将速度头转化的扬程，总共是341.6m。因为转子部件和皮托管的旋转方向相反，皮托管进液的速度是转子内液体在皮托管入口所在直径的顺时针方向圆周速度，与皮托管反时针方向旋转在其入口处的圆周速度之和。皮托管将2980rpm转速时的速度头转化的扬程应计入，但是，仅仅是皮托管反时针方向高速旋转时，只计入1168m总扬程之半，即速度头转化的扬程。
用调频电机驱动皮托管，在5433rpm反时针方向旋转，流量56.8m3/h时，由皮托管将速度头转化的扬程是1168m之半584m。因此，转子部件和皮托管逆向旋转的皮托管泵提供的总扬程为341.6m和584m之和，即925.6m。
实施例2：美国威尔特种泵公司为降低制造成本，缩短交货期，同一型号皮托管泵的转子和转子盖通用，配不同进口内径的皮托管。本发明对不同进口内径的皮托管，也用2980rpm转速电机驱动的相同的转子和转子盖，其提供的扬程变化很小。实施例2与实施例1相比，提高扬程，减小流量，按美国威尔特种泵公司ROH，D-266双皮托管泵的性能曲线图，转速为6321rpm时，流量17m3/h时的扬程为1580m。据此，用调频电机驱动的皮托管在6321rpm转速下反时针方向旋转，流量17m3/h时提供的扬程为1580m之半790m。加上用2980rpm转速电机驱动转子盖顺时针方向旋转，在流量17m3/h时由离心力场产生扬程，以及由皮托管将速度头转化的扬程，总共是348m。因此，转子部件和皮托管逆向旋转的皮托管泵提供的总扬程为348m和790m之和，即1138m。
实施例3：皮托管泵的性能曲线图和离心泵的性能曲线图相似，符合扬程与转速的二次方成正比、流量与转速的一次方成正比的规律。因为皮托管很轻，转速可以很高，如将实施例2用调频电机驱动的皮托管的转速从6321rpm提高到7280rpm，在流量19.5m3/h时提供的扬程为1048m。加上用2980rpm转速电机驱动转子盖顺时针方向旋转，在流量19.5m3/h时由离心力场产生扬程，以及由皮托管将速度头转化的扬程，总共是345m。因此，转子部件和皮托管逆向旋转的皮托管泵提供的总扬程为345m和1048m之和，即1393m。
与以上背景技术，中石化某公司ROH，S-375的高压注水泵，流量24m3/h，扬程1340m，转速6200rpm相比，转子部件的转速从6200rpm大降为2980rpm，转子部件的振动烈度大约按转速的2.3次方降低,即降低为(2980/6200)2.3＝0.185倍，转子又是按低工作压力设计制造的，重量减轻，这两个因素能解决高转速皮托管泵故障率高的老大难问题。而皮托管的重量很轻，双皮托管受到转子腔内液体的径向力互相抵消。转子在2980rpm下转速，转子腔内液体的压力低，高压的液体出现在皮托管内，不会使皮托管受到不对称的径向力。另外，皮托管由现有技术的悬臂支撑改成双支撑，避免了国内外皮托管泵大多采用单皮托管悬臂支撑引起的转子盖内孔偏磨产生的内回流，提高了泵的效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.小流量超高扬程皮托管泵，主要包括转子、联接头以及设置在转子内腔中的皮托管，所述转子与转子驱动机构连接，其特征在于：所述皮托管为双皮托管，所述双皮托管与双皮托管驱动机构连接，所述双皮托管的旋转方向与转子旋转的方向相反。
2.根据权利要求1所述的小流量超高扬程皮托管泵，其特征在于：所述转子通过联接套固定在两极电机的输出轴上，所述转子与转子盖连接在一起形成容纳双皮托管的腔体，并在两极电机的驱动下整体顺时针方向旋转，所述双皮托管的水平段依次穿过转子盖和联接头，并固定在变频电机的输出轴上，所述双皮托管在变频电机的驱动下反时针方向旋转。
3.根据权利要求2所述的小流量超高扬程皮托管泵，其特征在于：所述双皮托管的水平段采用前后两端支撑结构，所述双皮托管旋转质量的中心在双皮托管的旋转轴心线上。
4.根据权利要求3所述的小流量超高扬程皮托管泵，其特征在于：所述双皮托管的水平段穿过转子盖处设置双皮托管前端支撑结构，所述双皮托管的水平段尾部与泵出口接管之间设置双皮托管后端支撑结构。
5.根据权利要求4所述的小流量超高扬程皮托管泵，其特征在于：所述双皮托管前端支撑结构包括节流衬套和轴套，所述节流衬套设置在转子盖的中心孔处，并用销钉防松动，使其随转子盖一起转动，所述轴套紧装在双皮托管水平段前端的外径上，并用键防松动，使其随双皮托管一起转动，所述节流衬套布置在轴套的外周，所述节流衬套的内径与轴套的外径之间的液膜对双皮托管起支撑作用；
所述双皮托管后端支撑结构，包括连接在泵出口接管端部的轴承盒以及设置在双皮托管的水平段与轴承盒之间的一对角接触球轴承。
6.根据权利要求5所述的小流量超高扬程皮托管泵，其特征在于：在所述轴承盒的上部设置有压缩空气出口，在所述轴承盒的下部设置有油雾进口，油雾进入后，在所述角接触球轴承上形成油膜，用纯油雾润滑，并由压缩空气带走轴承的发热，从轴承盒上部的压缩空气出口排走。
7.根据权利要求2所述的小流量超高扬程皮托管泵，其特征在于：所述双皮托管的水平段由双皮托管水平中空段和双皮托管实心轴对焊后机加工，所述双皮托管水平中空段的后端部壁厚增加，管壁上设置有多条轴向布置的出液长孔，多条出液长孔的过流总面积大于双皮托管水平中空段流道的横截面积，略小于泵出口接管内孔的横截面积。
8.根据权利要求7所述的小流量超高扬程皮托管泵，其特征在于：所述双皮托管实心轴连接在双皮托管水平中空段的后端，所述双皮托管后端支撑结构设置在双皮托管实心轴与轴承盒之间，所述双皮托管实心轴的后端部与变频电机的输出轴连接。
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