DE3401838C1

DE3401838C1 - Multi-stage centrifugal pump

Info

Publication number: DE3401838C1
Application number: DE19843401838
Authority: DE
Inventors: Peter 6713 Freinsheim Buschsieper; Axel 6520 Worms Görner
Original assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: KSB SE and Co KGaA
Priority date: 1984-01-20
Filing date: 1984-01-20
Publication date: 1985-02-07
Also published as: CH666089A5; FR2558538A1; GB2153434B; FR2558538B1; GB8501189D0; IN160368B; GB2153434A

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Kreiselpumpe zur Förderung heißer Medien gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.The invention relates to a multistage centrifugal pump for pumping hot media according to the preamble of the main claim.

Bei derartigen Kreiselpumpen besteht die Gefahr, daß bei einem Abschalten der Pumpe in heißem Zustand eine anschließende Wiederinbetriebnahme durch ein Blockieren bzw. Festklemmen des Läuferpaketes verhindert bzw. beeinträchtigt wird. Der sogenannte stand by-Betrieb, der eine Bereitschaftstellung der Kreiselpumpe vorsieht, kann durch die unterschiedlichsten Betriebszustände bedingt sein. Gewöhnlich handelt es sich dabei um diejenigen Betriebszustände, bei denen aufgrund von Lastzuständen ein Abschalten der Kreiselpumpe erfolgt, wobei eine spätere kurzfristige Inbetriebnahme möglich sein muß. In diesen Fällen, in denen die Kreiselpumpe zum Stillstand gelangt, muß unter allen Umständen und bedingt durch die innerhalb der Pumpe herrschenden hohen Temperaturen ein Blockieren des Läuferpaketes verhindert werden. Aus diesem Grunde haben im sogenannten stand by-Betrieb sämtliche während des Normalbetriebes notwendigen Zusatzsysteme aktiv zu sein, um eine ausreichende Kühlung der Dichtungen, Lager und des Gehäuses sicherzustellen. Gleiches gilt für Kreiselpumpen, die eine große Starthäufigkeit aus kaltem oder halbwarmem Betriebszustand aufweisen.With such centrifugal pumps there is the risk that when the pump is switched off in a hot state a subsequent restart by blocking or jamming of the rotor core is prevented or is impaired. The so-called stand-by operation, which means that the centrifugal pump is ready for use provides, can be caused by the most varied of operating conditions. Usually it is This includes those operating states in which the centrifugal pump is switched off due to load conditions takes place, whereby a later short-term commissioning must be possible. In those cases where the centrifugal pump comes to a standstill, must under all circumstances and due to the within the Blocking of the rotor core can be prevented at high temperatures prevailing in the pump. For this Basically, in so-called stand-by operation, all the additional systems required during normal operation have to be active to ensure adequate cooling of the seals, bearings and the housing. The same applies to centrifugal pumps, which have a high starting frequency from a cold or warm operating state exhibit.

Um innerhalb der Pumpe eine gleichmäßige Temperaturverteilung bei einem gewünschten Niveau sicherzustellen, und damit ein Verkrümmen von Kreiselpumpenteilen auszuschließen, sind verschiedene Verfahren gebräuchlich. Dazu gehört das Umwälzen des Kreiselpumpeninhaltes mit einer separaten Umwälzpumpe, das Einspritzen von Heißwasser auf der Druckseite und/ oder Saugseite der Pumpe, das Abziehen von Wasser aus dem Pumpeninnern und auch ein ständiger Trudelbetrieb mit kleiner Drehzahl. Diese Einrichtungen sind sehr aufwendig und stellen eine zusätzliche Störungsquelle dar.To ensure an even temperature distribution within the pump to ensure at a desired level, and thus warping of centrifugal pump parts to exclude, various procedures are in use. This includes circulating the contents of the centrifugal pump with a separate circulation pump, the injection of hot water on the pressure side and / or suction side of the pump, the extraction of water from the inside of the pump and also a constant spin operation with low speed. These facilities are very complex and represent an additional source of interference represent.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu entwickeln, die bei den in Rede stehenden Kreiselpumpen in zuverlässiger Weise ein im Stillstand erfolgendes Blockieren des Läuferpaketes verhindert. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches.The invention is based on the object of developing a device which, in the case of those in question Centrifugal pumps reliably prevent the rotor core from jamming at a standstill. This problem is solved according to the characterizing part of the main claim.

Mittels dieser einfachen Lösung wird in zuverlässiger Weise ein im Stillstand mögliches Blockieren des Kreiselpumpenläufers ausgeschlossen. Durch die vollständige Absperrung des Kreiselpumpenkühlsystems heizen sich zwar die zu kühlenden Teile auf, jedoch stellt die durch die Pumpenoberfläche bedingte Wärmeabstrahlufig sicher, daß die zu kühlenden Teile ihre zulässigen Temperaturen nicht überschreiten. Die Absperrung unterbindet die Ausbildung jeglichen Thermosyphon-Kreislaufes innerhalb des Gesamtsystems, wodurch unzulässige Temperaturschichtungen nicht erfolgen können und damit auch durch hohe Temperaturunterschiede bedingte Blockierungen nicht mehr auftreten. Somit kann auf die bisher üblichen und im stand by-Betrieb unbedingt notwendigen aufwendigen Ausgleichssysteme vollständig verzichtet werden.By means of this simple solution, a blocking of the centrifugal pump rotor that is possible at a standstill is reliably prevented locked out. Heat by completely isolating the centrifugal pump cooling system The parts to be cooled are positioned, however, the heat radiation caused by the pump surface is generated ensure that the parts to be cooled do not exceed their permissible temperatures. The cordon prevents the formation of any thermosyphon circuit within the overall system, which makes inadmissible Temperature stratifications cannot take place and therefore also due to high temperature differences conditional blockages no longer occur. This means that you can use the previously usual and stand-by mode Compensating systems that are absolutely necessary can be completely dispensed with.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß hydraulische, elektrische und/oder mechanische Zustände der Kreiselpumpe erfassende Einrichtungen die Steuereinrichtung bilden. Somit kann durch Druckmanometer, Relais oder Drehzahlmeßgeräte ein Stillsetzen des Kreiselpumpenaggregates erfaßt werden und gleichzeitig das Auslösesignal zur Betätigung der Absperrarmaturen erlangt werden.One embodiment of the invention provides that hydraulic, electrical and / or mechanical states of the centrifugal pump detecting devices the control device form. Thus, a shutdown of the Centrifugal pump unit are detected and at the same time the trigger signal for actuating the shut-off valves to be obtained.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sehen vor, daß die Absperrarmaturen mit fernsteuerbaren Antriebseinrichtungen versehen sind und daß die Absperrarmaturen Bestandteil eines die Pumpe überwachenden und/ oder steuernden Systems sind. Dieses bedingt eine hohe Funktionssicherheit, da durch die Einbeziehung in das Pumpenüberwachungssystem Unzulänglichkeiten des Bedienungspersonals ausgeschlossen werden. Dies stelltFurther advantageous embodiments provide that the shut-off valves with remote-controlled drive devices are provided and that the shut-off valves are part of a pump monitoring and / or controlling system. This requires a high level of functional reliability, as the inclusion in the Pump monitoring system inadequacies of the operating personnel are excluded. This represents

z. B. sicher, daß beim Anfahren der Kreiselpumpe auch eine öffnung des oder der Absperrventile erfolgt und somit ein sicherer Betrieb erfolgen kann.z. B. ensure that when the centrifugal pump starts up, the shut-off valve or valves are also opened and safe operation can thus take place.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, die sich als besonders vorteilhaft herausgestellt hat, sieht vor, daßAnother embodiment of the invention, which turns out to be has proven particularly advantageous, provides that

so ein in der Haupt- oder Sammelleitung des Kreiselpumpenkühlsystems angeordnetes Magnetventil den Kühlwasserdurchfluß steuert. Anstelle der bisherigen aufwendigen und vielgestaltigen Systeme genügt jetzt der Einsatz eines oder mehrerer einfacher Magnetventile.such a one in the main or collecting line of the centrifugal pump cooling system arranged solenoid valve controls the cooling water flow. Instead of the previous elaborate and diverse systems, the use of one or more simple solenoid valves is now sufficient.

Durch die Absperrung der Hauptleitung des Kreiselpumpenkühlsystems werden in zuverlässiger Weise durch Wärmetauscher oder Kühlräume bedingte Thermosyphon-Kreisläufe und dadurch verursachte hohe Temperaturdifferenzen, welche zu großen Verkrüm-By shutting off the main line of the centrifugal pump cooling system are reliably thermosyphon circuits caused by heat exchangers or cold rooms and the resulting high temperature differences, which lead to large curvatures

ftO mungen und zum Festsetzen des Läuferpaketes führen, ausgeschlossen.ftO mings and lead to the setting of the rotor package, locked out.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen dieAn embodiment of the invention is shown in the drawings and will be described in more detail below described. It show the

Fig. 1 bis 3 innerhalb eines Kreiselpumpenkühlsystems unterschiedliche Anordnungen von Absperrventilen.
In Fig. 1 treibt ein Elektromotor 1 eine Kreiselpum-1 to 3 different arrangements of shut-off valves within a centrifugal pump cooling system.
In Fig. 1, an electric motor 1 drives a centrifugal pump

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pc 2 an, deren Welle 3 hier in außerhalb des Gehäuses befindlichen Lager- und Dichtungsgehäusen 4,5 geführt ist. Innerhalb des Dichtungsgehäuses 5 angeordnete Kiihlra'ume 6 sind durch Kühlleitungen 7 mit einer Hauptleitung 8 des Kreiselptimpenkühlsystems verbunden, von der auch in einen Wärmetauscher 9 einmündende Kühlleitungen 10 abzweigen. Innerhalb des Wärmetauschers 9 wird die Schmier- und Kühlflüssigkeit der Gleitringdichtung 12 gekühlt. Eine Sammelleitung 11 führt dann das verbrauchte Kühlwasser ab.pc 2, the shaft 3 of which is here in outside the housing located bearing and seal housings 4.5 is performed. Arranged within the seal housing 5 Kiihlra'ume 6 are through cooling lines 7 with a Main line 8 of the centrifugal pulse cooling system connected, from which also opens into a heat exchanger 9 Branch off cooling lines 10. Inside the heat exchanger 9, the lubricating and cooling liquid the mechanical seal 12 cooled. A collecting line 11 then leads away the used cooling water.

Um beim Stillstand der Kreiselpumpe 2 ein Blockieren des Läiiferpaketes zu verhindern, wird mit Hilfe . eines Absperrventils 13 die Hauptleitung 8 abgesperrt. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt dies durch ein magnetisch betätigtes Absperrventil 13. Dieses sperrt in dem Moment ab, in dem eine mit dem Elektromotor 1 verbundene Steuereinrichtung 14 keine Stromaufnahme des Elektromotors mehr feststellt. Somit kann in zuverlässiger Weise der Stillstand der Kreiselpumpe erfaßt und ein Signal zur Steuerung der Absperrarmatur erhalten werden.To block when the centrifugal pump 2 is at a standstill of the delivery package is prevented with help. a shut-off valve 13, the main line 8 shut off. In this embodiment, this is done by a magnetically operated shut-off valve 13. This locks in from the moment in which a control device 14 connected to the electric motor 1 does not consume any current of the electric motor notices more. The standstill of the centrifugal pump can thus be detected in a reliable manner and a signal for controlling the shut-off valve can be obtained.

Die Fig.2 ähnelt in ihrem Aufbau der Fig. 1, zeigt aber als Unterschied eine Antriebsturbine 15, mehrere, in den Kühlleitungen 7,10 angeordnete Absperrarmaturen 13 und die mögliche Verwendung von unterschiedlieh angeordneten Drehzahlmeßgeräten 16, 18. Bei einem Antrieb mittels Turbine wird mit dem Drehzahlmeßgerät 16 die Türbinendrehzahl ermittelt. Ist diese Drehzahl geringer als die sogenannte Trudeldrehzahl der Kreiselpumpe, d. h. eine Leerlaufdrehzahl ohne Leistungsabgabe, dann werden durch die Steuereinrichtung 14 die Absperrventile 13 geschlossen.FIG. 2 is similar in structure to FIG. 1, shows but the difference is a drive turbine 15, several shut-off valves arranged in the cooling lines 7, 10 13 and the possible use of differently arranged tachometers 16, 18 Drive by means of a turbine, the speed of the door bins is determined with the speed measuring device 16. Is this Speed lower than the so-called spin speed of the centrifugal pump, d. H. an idle speed with no power output, the shut-off valves 13 are then closed by the control device 14.

Genauso gut kann aber auch ein an der Kreiselpumpenwelle 3 angebrachtes Drehzahlmeßgerät 18 den Stillstand der durch Motor oder Turbine angetriebenen Kreiselpumpe feststellen und weitermelden, so daß mit Hilfe dieses Signals ein oder mehrere Absperrarmaturen 13 geschaltet werden können.However, a tachometer 18 attached to the centrifugal pump shaft 3 can just as well be Determine the standstill of the centrifugal pump driven by the motor or turbine and report it so that with With the aid of this signal, one or more shut-off valves 13 can be switched.

In der F i g. 3 erfolgt die Absperrung des Kühlsystems durch ein in der Hauptleitung 8 angeordnetes Absperrventil 13, welches mit dem Druckstutzen 17 der Kreiselpumpe 2 in Verbindung steht. Wenn der Pumpenenddruck gleich oder kleiner dem Pumpenzulaufdruck plus /.. B. 5 bar ist, dann wird die mit einem Hydraulikzylinder 19 versehene Absperrarmatur 13 geschlossen. Die 5 bar stellen hierbei einen gewissen Sicherheitszuschlag dar, "der entsprechend der jeweils Anwendung findenden Auslcgekriterien variiert werden kann.In FIG. 3, the cooling system is shut off by a shut-off valve arranged in the main line 8 13, which is connected to the pressure port 17 of the centrifugal pump 2. When the pump discharge pressure is equal to or less than the pump inlet pressure plus / .. B. 5 bar, then the with a hydraulic cylinder 19 provided shut-off valve 13 closed. The 5 bar represent a certain safety margin, "which can be varied according to the respective application criteria.

Nimmt die Pumpe wieder die Förderung auf, dann öffnet der auf den Hydraulikzylinder 19 einwirkende Pumpendruck das hydraulisch betätigte Absperrventil 13. Die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Möglichkeiten der Absperrungen können auch untereinander kombiniert werden.When the pump resumes delivery, the one acting on the hydraulic cylinder 19 opens Pump pressure the hydraulically operated shut-off valve 13. The possibilities shown in the exemplary embodiments the barriers can also be combined with each other.

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Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

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Claims

34 Ol 838 claims:

1. Multi-stage centrifugal pump for pumping hot media, especially feed pumps in large power plants, whose shaft sealing system is provided with an external cooling system, thereby characterized that one of the standstill or switched-off state of the centrifugal pump (2) perceiving control device (14, 19) connected to one or more shut-off valves (13) and when the centrifugal pump (2) is at a standstill, the shut-off valves (13) are the cooling system of the centrifugal pump (2) switch off.

2. Multi-stage centrifugal pump according to claim 1, characterized in that hydraulic, electrical and / or devices (14,16,18,19) detecting mechanical states of the centrifugal pump Form control device (14,19).

3. Multi-stage centrifugal pump according to claims 1 and 2, characterized in that the shut-off valves (13) are provided with remote-controllable drive devices.

4. Multi-stage centrifugal pump according to claims 1 to 3, characterized in that the shut-off valves (13) Are part of a system that monitors and / or controls the pump.

5. Multi-stage centrifugal pump according to claims 1 to 4, characterized in that one in the Main (8) or collecting line (11) of the centrifugal pump cooling system arranged solenoid valve Controls cooling water flow.