CN204646690U - 离心式低压水煤浆泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及水煤浆加压气化装置中的离心式低压煤浆泵。本实用新型的泵体采用单层式双蜗壳，用双蜗壳平衡叶轮所受的径向力；双蜗壳流道的横截面积比常规煤浆泵大，使流道中煤浆的流速降为1.2～1.4m/s；泵体选用兼顾硬度、强度和韧性的材料，泵体寿命长；而且取消了主叶轮上的后盖板以及其背叶片，形成后半开式叶轮，使影响叶轮水力性能的轴向间隙和轴封腔压力的轴向间隙合为一个，能不拆泵而调节此间隙，保证了泵水力性能和轴封腔压力的稳定。本实用新型适用于输送含固量58～61wt%、粘度700～3000mPa.s的离心式煤浆泵，也适用于其它工业装置输送高固体含量、高粘度、均质介质的离心泵。

Description

离心式低压水煤浆泵

技术领域

本实用新型涉及水煤浆加压气化装置中输送含固量58～61wt%、粘度700～3000mPa.s的离心式煤浆泵，特别是磨煤机出料槽泵，也适用于其它工业装置输送高固体含量、高粘度、均质介质的离心泵。

背景技术

煤气化是现代煤化工的龙头，水煤浆加压气化和干煤粉加压气化是我国煤气化的两大主流技术。水煤浆加压气化装置中的关键机泵之一是低压煤浆泵，我国已运行的低压煤浆泵绝大多数是进口的隔膜泵，由于高固体含量水煤浆的冲刷，存在隔膜、泵进出口阀门部件的寿命不长，维修工作量大，进口备件的费用高，控制系统复杂，体积庞大等缺陷。随着水煤浆加压气化装置的规模不断扩大，而隔膜泵的流量受限，造成台数过多，投资增加、维护量大。国产隔膜泵的可靠性也差。因此，本世纪初我国开始研制离心式煤浆泵。

现有技术的离心式低压水煤浆泵的缺陷之一是大多采用单蜗壳泵体，由于泵实际运行工况经常偏离最高效率点工况，悬臂式叶轮受到流体不平衡的径向力很大，泵轴过大的挠度会使叶轮口环、节流环磨损，降低泵的容积效率，并且会缩短机封的寿命。为追求泵体用材的高耐磨性，材料脆性很大，而不得不用双层壳体，结构复杂，制造成本上升。

将下滚动轴承布置在双端面机封的中部，是现有技术的离心式水煤浆泵的缺陷之二。这是设计人为缩短叶轮的悬臂长度，采用的方案。国内外普通常规离心泵的滚动轴承都是布置在机封部件之外，外置式滚动轴承寿命达到两年以上并不难，但固相含量高达60wt%左右的水煤浆，机封寿命达到一年不容易。内置式滚动轴承和机封将互相影响，任一个部件失效都会造成两者损坏，更换任一个部件，要拆卸整个泵上的很多零部件，很费工。

为评价悬臂式泵轴的刚性，国际泵行业越来越多的离心泵制造厂采用泵轴的刚性指数（Shaft Stiffness Index = D^4/L³）。泵轴的挠度与悬臂长度的三次方成正比例，与轴径的四次方成反比例，可见为减小泵轴的挠度，加大轴径比缩短叶轮的悬臂长度更有效。

现有技术离心式低压水煤浆泵的另一个不足是泵轴封采用双端面密封，机封冲洗方案为PLAN 53A+Plan32。PLAN 53A为串联式双端面密封，不易完全避免内侧机封不接触煤浆，因此又加了Plan32，即用清洁水冲洗，为防止过多外冲洗水进入泵内，操作说明书上规定是间断式冲洗，每小时冲洗水量不超过500ml。但实际使用中，操作工人为延长机封的寿命，进入泵内的冲洗水水量往往超过500ml，对煤气化工艺不利，增加煤气化炉的负荷和氧耗量。

现有技术离心式低压水煤浆泵的第四个不足是调节主叶轮前背叶片间隙、后叶片间隙和副叶轮的间隙都需要解体泵。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够有效解决高固体含量煤浆磨损问题的离心式低压水煤浆泵。

本实用新型的技术方案是这样实现的：离心式低压水煤浆泵，包括下支座、泵体、芯包组件、中间支座以及电机，所述泵体设置在下支座与中间支座之间，所述芯包组件包括主叶轮、隔板、固定导叶、副叶轮、泵盖、单端面机封部件和轴承箱部件，其特征在于：所述泵体采用双蜗壳单层泵体。用双蜗壳平衡叶轮所受的径向力；为解决高固体含量煤浆的磨损问题，双蜗壳流道的横截面积比常规煤浆泵大，流道中煤浆的流速降为1.2～1.4m/s；泵体选用兼顾硬度、强度和韧性的材料。

本实用新型所述的离心式低压水煤浆泵，其取消了所述主叶轮上的后盖板以及后盖板上的背叶片，形成后半开式结构的叶轮。

本实用新型所述的离心式低压水煤浆泵，其所述轴承箱部件为独立结构，包括轴承箱以及设置在轴承箱内的上轴承和下轴承，所述轴承箱部件布置在单端面机封部件之外。

本实用新型所述的离心式低压水煤浆泵，其所述上轴承为一对背靠背的中型角接触球轴承，所述角接触球轴承装在轴承套杯内并通过压紧螺母压紧，所述轴承套杯设置在轴承箱内，所述轴承套杯与轴承箱之间设置有O形圈A，所述下轴承为重型双列调心球轴承。

本实用新型所述的离心式低压水煤浆泵，其在所述轴承箱部件上设置有用于调节主叶轮的叶片与隔板下端面的轴向间隙或副叶轮的叶片与泵盖的轴向间隙的调节机构，所述调节机构包括螺栓A、锁紧螺母A以及顶丝A，所述螺栓A穿过轴承套杯与轴承箱螺纹连接，所述顶丝A穿过轴承套杯并与之螺纹连接，所述锁紧螺母A与顶丝A螺纹连接且位于轴承套杯上方，所述顶丝A下端部抵靠在轴承箱的上端面。

本实用新型所述的离心式低压水煤浆泵，其在所述主叶轮的前盖板上设置有前背叶片，在所述前背叶片下方设置有与泵体连接的耐磨板，所述耐磨板与前背叶片之间的轴向间隙为0.5～0.8mm。

本实用新型所述的离心式低压水煤浆泵，其在所述泵体上设置有螺栓B和顶丝B，所述螺栓B穿过泵体与耐磨板螺纹连接并通过锁紧螺母B锁紧，所述顶丝B穿过泵体并与之螺纹连接，且通过锁紧螺母B锁紧，所述顶丝B上端部抵靠在耐磨板的下端面。

本实用新型所述的离心式低压水煤浆泵，其所述耐磨板与泵体配合的两圆柱面上设置有O形圈B和O形圈C。

本实用新型所述的离心式低压水煤浆泵，其所述泵体采用双蜗壳单层结构。

本实用新型所述的离心式低压水煤浆泵，其所述泵体的上下端面止口分别与下支座和中间支座的止口配合定位，在拆卸时，所述芯包组件从中间支座窗口处整体移出。

本实用新型所述的离心式低压水煤浆泵，其进液弯管从下支座的窗口拆装，进液弯管的进口端通过两半式支撑板夹紧且由连接件固定在下支座上，所述进液弯管的出口端与泵体连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下技术效果：

1.采用双蜗壳平衡叶轮所受的径向力，双蜗壳流道的横截面积比常规煤浆泵大，流道中煤浆的流速降为1.2～1.4m/s。泵体选用兼顾硬度、强度和韧性的材料。用单层泵体，结构简化，制造成本降低。

2.采用后半开式叶轮后，影响叶轮水力性能的轴向间隙和影响轴封腔压力的轴向间隙合为一个，能不拆泵，在轴承套杯处调节此间隙，保证了泵水力性能和轴封腔压力的稳定。因取消了主叶轮上的后盖板和背叶片，缩短了叶轮的悬臂长度。

3.可在泵体外调节主叶轮前背叶片与耐磨板的轴向间隙，减少从主叶轮出口向泵进口的内泄漏，提高容积效率。

4.不动电机及泵体，从中间支座的窗口处整体移出泵芯包组件，检修主叶轮、副叶轮、机封和轴承等内件。

附图说明

图1.现有技术的离心式低压水煤浆泵。

图2.离心式低压水煤浆泵总图。

图3.单层双蜗壳泵体及泵外调节耐磨板与主叶轮前叶片间隙的结构图。

图4.副叶轮的剖视图。

图5.副叶轮的俯视图。

图6.轴封结构及控制系统示意图。

图7.转子轴向移动的结构图。

图中标记：1-下支座；2-进液弯管；3-两半式支撑板；4-泵体；5-耐磨板；6-主叶轮；7-隔板；8-固定导叶；9-副叶轮；10-单端面机封部件；11-改进型封液罐部件；12-轴承箱部件；13-中间支座；14-带中间段的联轴器；15-电机；16-O形圈B；17-顶丝B；18-锁紧螺母B；19-O形圈C；20-前背叶片；21-螺栓B；22-副叶轮分隔环；23-长叶片；24-短叶片；25-泵盖；26-视镜；27-冲洗水口；28-下筒体；29-水冷盘管；30-上筒体；31-液位变送器；32-液位显示控制报警器；33-氮气调节阀；34-液位计；35-轴承箱；36-O形圈A；37-轴承套杯；38-锁紧螺母A；39-顶丝A；40-螺栓A；41-角接触球轴承；42-压紧螺母。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图2所示的离心式低压水煤浆泵包括下支座1、泵体4、主叶轮6、副叶轮9、单端面机封部件10、轴承箱部件12、中间支座13及电机15。泵体4的上下端面止口与下支座1和中间支座13的止口配合定位，泵体4被夹在下支座1和中间支座13之间，起双层壳体相近的作用，结构简化，制造成本降低。为延长泵体的寿命，流道面积比现有技术离心式低压煤浆泵大，水煤浆的流速控制在1.3m/s之内；泵体选材除应有高耐磨性外，材料靭性应足够；而不是采用硬度很高，但机加工成本高的材料。

如图2所示，主叶轮6、隔板7、固定导叶8、副叶轮9、泵盖25、单端面机封部件10和轴承箱部件12组成芯包组件，拆除联轴器12的中间段，就可不动电机及泵体，不破坏其对中，从中间支座13窗口处整体移出泵芯包组件，检修主叶轮、副叶轮、机封和轴承等内件。

如图2所示，进液弯管2从下支座1的窗口装拆，进液弯管2的进口端用两半式支撑板3夹紧，用螺栓固定在下支座1上，以承受外部管道传来的力和力矩。

如图3所示，主叶轮6的前盖板上有前背叶片20，与耐磨板5的轴向间隙为0.5～0.8mm，减少从主叶轮出进向泵进口的内泄漏，提高容积效率。耐磨板5与泵体4配合的两圆柱面上用O形圈B16和O形圈C19密封，防止从顶丝17和螺栓21与泵体4上相应的孔之间的泄漏。主叶轮6的前背叶片20与耐磨板5之间的轴向间隙可在泵体外用3个顶丝B17和3个螺栓B21进行调节。间隙调节合格后，顶丝B17和螺栓B21均用锁紧螺母B18锁定。

如图3所示，所述泵体采用双蜗壳单层泵体，泵体4采用双蜗壳平衡叶轮所受的煤浆径向力。克服现有技术的离心式煤浆泵大多采用单蜗壳泵体的缺陷，防止由于泵实际运行工况经常偏离最高效率点工况，悬臂式叶轮受到流体不平衡的径向力很大，磨损叶轮口环，缩短机封和轴承的寿命。泵体4用单层泵体，结构简化，制造成本降低。

图4和5为本实施例的副叶轮9，其叶片数量由国内外离心泵副叶轮现有技术的叶片数6～8片增为16片，由辐射状的八片长叶片23和八片短叶片24交替且均匀布置而组成，加大了对煤浆的封堵扬程。并在叶片区加3～5圈同心圆状的分隔环22，减弱了副叶轮流道中有害的径向流，使其相当于接近于关闭流量下运行的半开式叶轮，用于高粘度的煤浆时，高粘度对副叶轮产生的扬程的影响很小，从而增大了输送高粘度煤浆的封堵扬程。

由于在副叶轮9的叶片一侧设置有四圈同心圆状的分隔环22，所述副叶轮9内腔的外区为比重大（1.22）的煤浆环，其内区为比重小（0.83）的润滑油环，煤浆和润滑油互不相溶，比重差异大（1.47倍），又有分隔环22减弱了径向流，因此，煤浆和润滑油在副叶轮9的内腔中形成明显且稳定的分界面，所述分界面所在半径可随泵进口压力的波动或煤浆泵转速的变化自动移动。

同样扬程的压差与介质的比重成正比，当磨煤机出料槽的液位较高，泵进口压力较高，或泵转速较低，分界面移向副叶轮分隔环C或D时，副叶轮流道中大部分为比重大的煤浆，因此封堵压差大；当磨煤机出料槽的液位较低，泵进口压力较低，或泵转速较高时，分界面向副叶轮外径处的副叶轮分隔环A移动，副叶轮流道中大部分为比重小的润滑油，同样封堵扬程的封堵压差减小。因此，通过分界面的移动，自动适应低压煤浆泵操作工况的变化。

如图6所示，副叶轮9的内腔、单端面机封部件10的油腔和封液罐部件11的油腔是连通的。封液罐上筒体30上的液位计34标有刻度A、B、C、D，A到B、B到C、C到D的三段的油容积与副叶轮9分隔环A到B、B到C、C到D的三个区间的存液容积相同。副叶轮中煤浆与油的分界面到达分隔环D时，对应于封液罐的最高液位D。在副叶轮9上方的泵盖25上设置视镜26，以便直接观察到煤浆与润滑油的分界面。

如图6所示，封液罐部件11的下筒体28内设置水冷盘管29。在上筒体30上还设置有液位变送器31，所述液位变送器31通过液位显示控制报警器32与氮气调节阀33连接。

所述液位变送器有远传功能，根据封液罐上的液位显示控制报警器32自动调节封液罐油面上方的氮气压力，将副叶轮9中煤浆和润滑油分界面控制在A至B区间内，使煤浆远离机封。当油位到达液位计上的刻度C和D的中间时，高液位报警；当油位到达液位计上的刻度D 时，高高液位报警并停泵。由于封液罐刻度D到罐顶盖的容积很小，是“死胡同”，油轻浮在上部，又不可压缩，因此，即使液位变送器失效，煤浆也不可能进入机封腔内，加之单端面机封密封在微正压、温度又不高的润滑油内工作，寿命必然很长。

图6上的件号27是冲洗水口，仅仅用于停泵煤浆放净后，通水对副叶轮及下方的泵内腔进行冲洗。实现了正常运行时完全不外加冲洗水，解决了现有技术离心式低压煤浆泵总会有外冲洗水进入泵内，增加煤气化炉的负荷和氧耗量的缺陷。

如图7所示，一对背靠背的中型角接触球轴承41，装在轴承套杯37内，用压紧螺母42压紧。轴承套杯37装在轴承箱35内，轴承套杯37与轴承箱35之间有O形圈A36。

用3个顶丝A39可使转子部件向上移动，用3个螺栓A40可使转子部件向下移动。为调节主叶轮6的叶片与隔板7下端面的轴向间隙或副叶轮9的叶片与泵盖25的轴向间隙时，先向上松开3个螺栓A40，使其螺栓头的下端面与轴承箱35的端面出现空隙，然后用3个顶丝A39可使转子部件向上移动，用手盘动转子部件，当主叶轮6的叶片与隔板7下端面接触或副叶轮9的叶片与泵盖25的端面接触时，用塞尺测量轴承套杯37的下端面与轴承箱35的端面间隙”X”，再向上松开3个顶丝A39，用3个螺栓A40可使转子部件向下移动，间隙”X” 的减少量即为主叶轮和副叶轮的叶片轴向移动间隙。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.离心式低压水煤浆泵，包括下支座（1）、泵体（4）、芯包组件、中间支座（13）以及电机（15），所述泵体（4）设置在下支座（1）与中间支座（13）之间，所述芯包组件包括主叶轮（6）、隔板（7）、固定导叶（8）、副叶轮（9）、泵盖（25）、单端面机封部件（10）和轴承箱部件（12），其特征在于：所述泵体（4）采用双蜗壳单层泵体。

2.根据权利要求1所述的离心式低压水煤浆泵，其特征在于：取消了所述主叶轮（6）上的后盖板以及后盖板上的背叶片，形成后半开式结构的叶轮。

3.根据权利要求1所述的离心式低压水煤浆泵，其特征在于：所述轴承箱部件（12）为独立结构，包括轴承箱（35）以及设置在轴承箱（35）内的上轴承和下轴承，所述轴承箱部件（12）布置在单端面机封部件（10）之外。

4.根据权利要求3所述的离心式低压水煤浆泵，其特征在于：所述上轴承为一对背靠背的中型角接触球轴承（41），所述角接触球轴承（41）装在轴承套杯（37）内并通过压紧螺母（42）压紧，所述轴承套杯（37）设置在轴承箱（35）内，所述轴承套杯（37）与轴承箱（35）之间设置有O形圈A（36），所述下轴承为重型双列调心球轴承。

5.根据权利要求4所述的离心式低压水煤浆泵，其特征在于：在所述轴承箱部件（12）上设置有用于调节主叶轮（6）的叶片与隔板（7）下端面的轴向间隙或副叶轮（9）的叶片与泵盖（25）的轴向间隙的调节机构，所述调节机构包括螺栓A（40）、锁紧螺母A（38）以及顶丝A（39），所述螺栓A（40）穿过轴承套杯（37）与轴承箱（35）螺纹连接，所述顶丝A（39）穿过轴承套杯（37）并与之螺纹连接，所述锁紧螺母A（38）与顶丝A（39）螺纹连接且位于轴承套杯（37）上方，所述顶丝A（39）下端部抵靠在轴承箱（35）的上端面。

6.根据权利要求1所述的离心式低压水煤浆泵，其特征在于：在所述主叶轮（6）的前盖板上设置有前背叶片（20），在所述前背叶片（20）下方设置有与泵体（4）连接的耐磨板（5），所述耐磨板（5）与前背叶片（20）之间的轴向间隙为0.5～0.8mm。

7.根据权利要求6所述的离心式低压水煤浆泵，其特征在于：在所述泵体（4）上设置有螺栓B（21）和顶丝B（17），所述螺栓B（21）穿过泵体（4）与耐磨板（5）螺纹连接并通过锁紧螺母B（18）锁紧，所述顶丝B（17）穿过泵体（4）并与之螺纹连接，且通过锁紧螺母B（18）锁紧，所述顶丝B（17）上端部抵靠在耐磨板（5）的下端面。

8.根据权利要求7所述的离心式低压水煤浆泵，其特征在于：所述耐磨板（5）与泵体（4）配合的两圆柱面上设置有O形圈B（16）和O形圈C（19）。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的离心式低压水煤浆泵，其特征在于：所述泵体（4）的上下端面止口分别与下支座（1）和中间支座（13）的止口配合定位，在拆卸时，所述芯包组件从中间支座（13）窗口处整体移出。

10.根据权利要求9所述的离心式低压水煤浆泵，其特征在于：进液弯管（2）从下支座（1）的窗口拆装，进液弯管（2）的进口端通过两半式支撑板（3）夹紧且由连接件固定在下支座（1）上，所述进液弯管（2）的出口端与泵体（4）连接。