介紹了化工自吸管道泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工作原理、特點(diǎn)、設(shè)計(jì)方法、試驗(yàn)結(jié)果和實(shí)際應(yīng)用，表明其具有明顯的實(shí)用性和推廣價(jià)值。

    中圖分類號(hào)：TQ　051．21
    文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
    符號(hào)說(shuō)明
    qV——泵額定體積流量，m3/h
    H——泵額定揚(yáng)程，m
    n——泵額定轉(zhuǎn)速，r/min
    NPSH——泵汽蝕余量，m
    ns——泵比轉(zhuǎn)數(shù)
    Do——葉輪進(jìn)口邊直徑，m
    D——管線直徑，m
    D2——葉輪外徑，m
    Ku2——葉輪出口圓周系數(shù)
    KD2——葉輪外徑修正系數(shù)
    b2——葉輪出口寬度，m
    Kb2——葉輪出口寬度統(tǒng)計(jì)系數(shù)
    Z——葉輪葉片數(shù)
    F8——渦室大截面面積，m2
    Fi——第i截面面積，m2
    Kv3——螺旋渦室中的流速系數(shù)
    Kf8——渦室截面修正系數(shù)
    S——回流孔面積，m2
    Ks——回流孔經(jīng)驗(yàn)系數(shù)
    Vc——儲(chǔ)液室體積，m3
    Vq——氣液分離室體積，m3
    β1——葉輪葉片進(jìn)口安放角，(°)
    β2——葉輪葉片出口安放角，(°)
    N——泵的軸功率，kW
    η——泵效率，%
    Hs——泵自吸高度，m
    ts——泵自吸時(shí)間，s
    δ——葉輪葉片厚度，m
    h1——泵進(jìn)出口中心線高度，m
    h2——泵體高度，m
    d——泵進(jìn)口內(nèi)徑，m
    C——泵進(jìn)口高度裕量，m
    在化工產(chǎn)品的工藝煉制或轉(zhuǎn)輸過程中，離心泵的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普及，但在某些負(fù)壓(如鐵路槽車液體的接卸，地下罐液體的倒送，海河碼頭液體的下卸及汽車槽罐液體的轉(zhuǎn)運(yùn)等)場(chǎng)合，由于其沒有吸氣排空的自吸性能，無(wú)法實(shí)現(xiàn)輸液功能。此外，大 多數(shù)化工產(chǎn)品均具有腐蝕性，對(duì)這些特殊的場(chǎng)合如采用吸空設(shè)備和輸液設(shè)備聯(lián)合卸液，勢(shì)必增加設(shè)備投資，且操作變得復(fù)雜。而目前已經(jīng)開發(fā)的臥式自吸離心泵，雖有吸空和輸液功能，但無(wú)法在露天使用(無(wú)法縮短輸液距離)，且又受泵房的約束，很難達(dá)到卸液的目的和效果。針對(duì)上述現(xiàn)狀，根據(jù)用戶提出的要求，筆者成功地研制開發(fā)了一種化工自吸管道泵，并獲得了國(guó)家專利?，F(xiàn)以80HGZB-80 型化工自吸管道泵為例，闡述其研制和設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，并介紹了在線運(yùn)行的一些情況。

    1　設(shè)計(jì)要求和結(jié)構(gòu)型式
    1.1　設(shè)計(jì)要求
    qV=50m3/h，H=80m，n=2950r/min，NPSH≤4m，D=80mm。輸送介質(zhì)為硫酸、鹽酸和堿，要求泵自帶自吸機(jī)構(gòu)，既能自吸又能輸液，泵為立式，泵進(jìn)出口直徑應(yīng)在同一水平線上。
    1.2　結(jié)構(gòu)型式
    結(jié)合普通管道泵機(jī)泵一體及自吸泵自吸機(jī)理，在考慮了腐蝕性情況后，設(shè)計(jì)了如圖1所示的外混式化工自吸離心泵。設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮：①腐蝕性介質(zhì)氣化因素，為保護(hù)電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并避免污染環(huán)境，采用適用于室外使用并帶法蘭盤的防爆電機(jī)。②凡與液體過流接觸的零件均采用0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti的抗腐蝕性材料。泵軸通過熱處 理達(dá)到HB269～302。③所有密封墊均采用聚四氟乙烯，螺塞以及緊固件均采用3Cr13 。④泵的單向拍門采用鉸鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，密封面材料選用聚四氟乙烯，壓板采用0Cr23Ni28M o3Cu3Ti。⑤采用滾動(dòng)軸承支撐軸，并將其設(shè)計(jì)在機(jī)械密封之上，隔離腐蝕介質(zhì)。滾動(dòng)軸承與泵軸為較大的間隙配合，方便機(jī)械密封座的拆卸、安裝和維修。⑥泵密封采用耐腐蝕 、耐磨損且耐中壓的108u-055型機(jī)械密封。⑦泵進(jìn)出口設(shè)計(jì)在同一水平線上，相錯(cuò)180°。 ⑧聯(lián)軸器采用分體的剛性對(duì)開式聯(lián)軸器，可以脫開電機(jī)主軸和泵軸，使之留有一軸向空間，機(jī)械密封座等零件可以取出。⑨考慮到液體不同的溫度和密度，配套功率選用45kW。
    2　工作原理
    由于吸入室和泵進(jìn)出口在一定的高度，所以在啟動(dòng)前泵內(nèi)已儲(chǔ)有一定量液體。當(dāng)泵啟動(dòng)后，葉輪高速旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下，將儲(chǔ)液室和吸入管路中的空氣一起吸入，氣液混合物通過葉輪、隔舌和壓水室擴(kuò)散管被排到氣液分離室中，由于流速降低，較輕氣體從混合氣液中分離出來(lái)，并通過泵出口逸出，而較重液體通過箱體和泵體相連通的回流孔回到渦殼，返回葉輪，重新與氣體混合，繼續(xù)參與排氣的分離作用。依此循環(huán)，直到泵及吸入管的氣體全部被排盡為止，即完成自吸過程，泵便投入正常的輸液運(yùn)行。
    3　主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
    ① 利用泵本身內(nèi)部的結(jié)構(gòu)而不需外部任何附加輔助裝置就可完成自吸功能，集自吸與輸液功能為一體，結(jié)構(gòu)新穎。②采用立式結(jié)構(gòu)，占地面積小，減少了管道系統(tǒng)中的管道附件。③在整個(gè)自吸和輸液過程中，機(jī)械密封的冷卻和潤(rùn)滑均靠被輸送液體來(lái)實(shí)現(xiàn)，無(wú)需外加液體和附加管道。④采用分離式剛性對(duì)開式聯(lián)軸器，可不拆卸電動(dòng)機(jī)和外殼，就能更換滾動(dòng)軸承及機(jī)械密封等零件，拆裝維修相當(dāng)方便。⑤葉輪的軸向力均靠其自身結(jié)構(gòu)平衡，不需另加零件。
    4　水力設(shè)計(jì)
    該泵設(shè)計(jì)方法與離心泵基本相同。但由于其結(jié)構(gòu)的特殊性以及水力損失的不同，在具體的參數(shù)設(shè)計(jì)上應(yīng)對(duì)以下各參數(shù)進(jìn)行修正和補(bǔ)充，否則就達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。
    式中，Ku2根據(jù)β2和ns選?。?］，KD2一般取1 .01～1.05。
    其中，Kb2=(0.74～0.81)(ns/100)5/6，ns小則Kb2取大值。
    Z=(1.1～1.8)D21/2式中，Kv3由ns決定，ns大則Kv3小 ［1］。Kf8一般取1.1～1.3，各截面面積為Fi=(i/8)F8。
    S=πKs2(qV/n)2/3/4                              
    其中，Ks=1.1～1.8，qV小時(shí)則取大值。
    qV/3.6≤Vc≤qV/1.8                 
    式中，ns小時(shí)取大值，反之則取小值。
    Vq≥(0.5～0.7)Vc                  
    式中，ns大則取大值，反之取小值。
    h1=h2+D2+d+C                      
    式中，C一般取0～100mm，ns小則取大值。該泵的水力結(jié)構(gòu)設(shè)6計(jì)參數(shù)見表1。
表1　水力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)
ns D0/
mm D2/mm b2/mm Z δ/
mm β1/
(°) β2/
(°) F8/
mm2 S/
mm2 V c/
dm3 Vq/
dm3 h1/
mm d/
mm
47.73 75 255 8 6 6 21 38 1380 720 19.5 7.2 620 80

    5　試驗(yàn)結(jié)果
    用常溫清水在9m的深井中以及在封閉的C級(jí)測(cè)試臺(tái)架上對(duì)此泵進(jìn)行了自吸性能和水力性能的試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2、表3、圖2及圖3。試驗(yàn)結(jié)果表明，該泵的性能指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

表2　自吸性能
Hs/m 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.3 8.7
ts/s 26 33 40 53 72 90 108 136 161 182 224

表3　設(shè)計(jì)點(diǎn)水力性能
qV/m3.h-1 H/m  n/r.min-1 N/kW η/% NPSH/m 50.06 79.8 2950 20.19 53.9 3.55 
   6　結(jié)語(yǔ)
    80ZXP－80 型化工自吸離心泵具有自吸性能優(yōu)良，運(yùn)行平穩(wěn)，工作可靠 ，噪音小，泄漏量少，便于維修及更換密封等特點(diǎn)。同時(shí)縮短了接卸液體的時(shí)間，加快了槽罐車的周轉(zhuǎn)率，提高了生產(chǎn)效率，具有一定的推廣價(jià)值。筆者還開發(fā)了50ZXP－32型化工自吸離心泵，并已應(yīng)用于相應(yīng)的化學(xué)工業(yè)中。