2关键词低温泵设计结构运行1低温泵的应用石化乙稀装置中，目前99以上采用的是管式炉裂解方式。管式炉的裂解气中，通常含有氢甲烷乙烷乙烯丙烷和丙烯混合碳碳裂解汽油等，此外还含少量酸性气微量块烃和定量水分。裂解气的分离，虽然有多种方法，但绝大多数乙稀装置采用的都是深冷分离法。因为该方法能耗低，操作稳定，不仅所有的稀烃产品质量高，而且烯烃的回收率也高，并可获得纯度较的氢和甲烷，故在工业中占绝对优势。所谓深冷分离法，即利用裂解气中各组分相对挥发度的不同，在不同温度条件下采用精馏的方法进行分离。通常，在定压力下，碳以上组分可在常温下分离，碳组分需要在30丈40弋的温度条件下进行分离，甲烷及氢的组分则需要在90弋以下的低温中才能分离出来。为此，需要低温泵呗行循环或加压。
此外，石化装置中，乙烯作为中间产品，在储运时，通常是低温状态的，*低可达140弋以下。乙烯的运输车辆中，其温度般也低于80.该介质的装车储运卸车等往往也需要使用低温泵。
石化装置中，乙烷丙烷丙烯等介质，有时虽然其温度并不很低，但考虑到汽化吸热或非正常运行时，其输送用泵也需要按照低温泵的某些要求来考虑。
国内现有的大型乙烯成套装置中，乙烯冷区低温泵大多数从国外进口，进口设备具有高效节能密封性能好，运行可靠等优点，但个别设备也存在不能适应频繁开车密封泄漏轴弯栗性能范围过窄等问，且普遍价格很高，备件的价格更高，并且备件的制造周期很长。
大连苏尔寿栗及压缩机有限公司大连耐酸泵厂与瑞士苏尔寿的合资公司在原有技术了良好业绩，积累了许多经验。本文针对低温泵在设计制造使用中的些关键问，提出了些解决方案供同行探讨。
2低温泵使用特点低温泵在乙烯冷区中，属于关键设备，其工况条件也较为苛刻。
2.1严酷的使用工况2.1.1温度低而压力高通常，在乙烯装置冷区内，脱甲烷塔回流泵的工况条件通常*为苛刻，根据不同的工艺条件，混合液体的操作温度和压力也不同如，用，3公司的低压脱甲烷工艺，操作压力约为060.7MPa，温度约为135tt；采用尺17了的中压脱甲烷工艺时，操作压力约为2.1.2连续运转，检修困难乙烯装置通常都连续运转8000小时以上，要求低温泵设备的检修期至少也为8000小时以上。尽管通常都有备用泵，但因为低温泵本身需要保温，同时也有大量的结冰，并且现场检修也不方便，因此低温泵检修次，至少需要2天以上的时间，大大增加了装置停车的危险，因此要求泵的可靠性必须很，尽量减少运行时的故障和检修。
2.2特殊的低温介质2.2.1介质易燃易爆，渗透性强裂解气冷凝后的液体，大量的组分为轻组分，常压下为气态，与普通的液化汽相比，更容易汽化，易燃易爆性更高。并且，通常情况下，介质的比重都小于7，对于脱甲烷塔回流泵，其介质比重甚至接近4，比普通气体如氧气氮气的渗透性强得多。为此要求低温泵绝对不能有任何渗漏，无论是静密封还是动密封。
2.2.2汽化压力随温度剧变低温泵输送的介质，基本上都是处于饱和状态或有微量的过冷。该状态下的介质对温度很敏感，般温度变化±25时，汽化压力可变化±100，200，同时介质的密度比热蒸发潜热等物理性质也都发生变化。介质的这种特性，对泵密封汽蚀性能以及能否顺利地进行截止输送提出了新的要求。
2.2.3介质的临界参数必须加以考虑对每种深冷液化的气体，都有个特定能使气体液化，该温度称为该气体的临界温度1.在临界温度下，使气体液化的*小压力，称为该气体的临界压力1为些常介质的临界参数。
从1可，如果低温泵输送的低温介水泵技术2001.2序号名称化学式临界温度弋临界压力标准大气压气氢甲烷乙烷丙烷乙烯丙烯乙炔质，因为某些原因温度升，如轴承摩擦，密封端面摩擦等，其温度接近或超过临界温度，该介质必然转化为气态，此时如果不采取特殊什么许多低温泵不能正常运转密封失效的重要原因之。
3低温泵的结构特点低温泵的基本结构乙烯装置中的低温泵的基本结构型式为立泵。其原因是对于卧式泵，输送低温介质时，处于冷态下的机械密封难以确保密封性能，并且介质中的不溶性气体如氢气或局部汽化的气态介质难以排除，同时泵的保温较为困难。
而立式结构时，机械密封可以距离冷态介质远些，排气也方便，同时低温部分绝大多数可以埋人地下，保温容易，且不易受到环境温度日照等的影响。
目前国内所用到的乙烯低温泵的结构基本上可以划分为类，类是以瑞士苏尔寿公司1系列产品为代的立式多级筒袋泵，其结构1.该泵*主要是采用了刚性轴，并增加平衡鼓来平衡部分轴向力，运行较为平稳可靠。适用于50丈以上的乙烯装置或其他石化装置中液化气的输送。虽然有输送低于50上没有针对低温介质而专门采取特殊措施，多数情况下采用了串联式机械密封，同时采用了正反导叶结构的节段式壳体，穿杠与壳体的热涨系数不易相同，因此不推荐用于50弋以下的低温介质中。
另类是以瑞士苏尔寿公司的0，系列产品新日本造机公司的说系列产品以及10公司现被并人尸156阶公司的贾1！
系列产品等为代的立式多级筒袋泵。这些产品的主要特点是采用了挠性轴，并且采用了逐级固定的空间导叶式壳体，机械密封部位采取了特殊措施并采用了特殊的辅助系统，其中尤其以瑞士苏尔寿公司的，卟，方衔，怀觯，如其隔冷保温密封系统等。这些产品能满足乙烯装置以及其他石化装置中低温介质的输送要求。但上述产品中，多数产品都是采用特殊的电机，即由电机轴承来承受泵机组的轴向力，部分产品采用英制单位，为机组的运行检修备件提供带来很多问。
第类是国内部分厂家，依据国产化要求，参考国外同类产品而设计开发的低温泵产品。
其中以大连耐酸泵厂的，08系列产品*具有代性，结构2.其中08系列产品是特别为低温工况而设计的。该系列产品的*大特点是全部国产化，包括机械密封及密封辅助系统。并且，在产品的设计上，综合考虑了上述两类产品的优缺点，尤其因为大连耐酸泵厂引进了瑞士苏尔寿公司的0系列产品，并有十几年的应用经验，同时1999年末与苏尔寿公司合资成立了大连苏尔寿泵及压缩机有限公水泵技术2001.2司，引进了0只系列产品，因此对低温泵的技术已经完全掌握，在此基础上设计开发及改进绩。
以下综合上述类产品的特点，分别就低温泵的几个关键问进行粗略的探讨。
由于采用立式多级结构，因此乙烯低温泵无例外地采用了滚动轴承与输送介质液体润滑的滑动轴承结构。其中，比较理想的结构形机械密封上端有专用的轴承箱体，内有稀油润滑的滚动轴承，般采用双向的角接触球轴承，同时承受轴向力和径向力。
机械密封下端采用输送低温介质润滑间支承，其中，至少在泵的进出口段位置上布置个滑动轴承作为中间支承，尽*大努力减少密封位置处的径向跳动。
每级叶轮的口环级间衬套等位置，在设计上要将其考虑成滑动轴承支承，并主要据此来选择材料配对和间隙。
当需要接轴时，接轴附近必须至少设置个滑动轴承支承。
水泵技术2001.2低温泵采用立式结构，为提高轴承承载能力和润滑可靠性，滚动轴承通常采用稀油润滑。如何进行润滑以及润滑的效果如何成为低温泵机械性能保证的关键问。
综合国内外低温泵以及其他立式泵滚动轴承的稀油润滑，我们认为，类似与瑞士苏尔寿公司rMC以及vcR泵的润滑方案比较可靠，并且该润滑方式在国内有大量的应用，效果很好，其基本的结构3.
该润滑方案的基本原理是泵运转时，泵轴上的轴承套旋转，轴承套下端的倾斜端部，将因为其径向尺寸而产生微小的压力，润滑油沿着斜面自轴承套内部开孔而上升到轴承上部，靠重力通过轴承落下，从而润滑轴承。多余升能力，轴承套的倾斜端部的尺寸应接近于倾斜角度为4560度，浸入润滑油深度应淹没斜面上端25mm，同时在轴承室的下部外侧应设有阻旋板，必要时可设冷油器。
通常情况下，介质润滑的滑动轴承的间隙比正常的油润滑滑动轴承的间隙要略大些。例如，对于沉淀硬化不锈钢与铅青铜之间的材料配对，其间隙般以108或配合即可。对于低温应用，可以将间隙再缩小些，inh6D9o对于口环级间衬套处的间隙，应比用作滑动轴承处的间隙大些，但应确保使得该处间隙能起到动力支承作用，即对转子起到个弹性支承的作用，从而提转子的临界转速并降低其不平衡响应。对于滑动轴承处的支承刚度和口环间隙级间衬套处的间隙的支承刚度，可以参考有关的专门论述。
无论在任何情况下，必须确保所有的滑动轴承的液体润滑。因此必须避免干运转汽液混合运转等工况，在设计土应使得液体有强制通过滑动轴承间隙的趋势。由于介质的粘度通常都很低如此时在滑动轴承面形成的液膜仅为几个微米，即处于临界摩擦状态。如果润滑或冷却不好时，摩擦热将使液化气汽化，导致干摩擦，使得滑动轴承很快磨损。为加强润滑效果，防止干摩擦，也可以开些螺旋槽以增加液体通过量并进行强制冷却。
低温泵的材料低温状态下，为确保泵的有效运转，材料要零部件的材料进行初步的探讨。
低温泵轴的好坏是整个泵能否运转的关键。现代低温泵的栗轴通常都较细，般不超过4在运转状态下，必须确保轴是处于拉伸状态，否则，轴有屈曲的危险，该要求般由水力设计来保证同时，轴本身要有足够的强度，确保在任何工况下不断裂。为了减少零部件数量和加工装配误差，有许多情况，轴是与滑动轴承套直接接触对磨的。因此，要求轴的硬度较高，与配套的滑动轴承套不咬合等。
根据我们的经验，在温度不低于120尤时，采用0，17叫7人1沉淀硬化双相不锈钢较为理想，即通常所说的177PH.该材料经过处理后，其抗拉强度于lOOOMPa，其硬度约为HRC33 35，在低温下，其参数进步提，能满足低温泵泵轴的所有需求。通常成品轴的径向跳动小于0.015mrnm.其缺点是材料的热处理比较复杂，价格较。如果选用其它在常温下强度硬度不高的材料，如188，因为其易于变形且不易恢复，则将会给机械加工带来较大困难，形位公差难以控制。
此外，栗轴在加工过程中，需要有道冷处理工艺，主要是确保尺寸稳定，释放应力。
尤其对177材料，根据其热处理的工艺不同，常温下可能存在残余奥氏体向马氏体转变极易积累内应力。因此，低温处理也是个比较关键的步骤。般低温处理后，轴都有少量温应力，如果时间允许，自然时效也是可行艺中可以有种选择，如果选择低温73丈保温8小时的工艺，则可以不增加冷处理工艺。
根据我们的经验，采用铅青铜材料作为与0177人1材料对磨，在低粘度液体润滑时的效果比较好。般可采用2，128.当然，也可以采用铸造轴承合金。
与介质接触的所有其它材料建议采用奥氏体不锈钢，如304316等。此外，由于热传导的原因，建议轴承支架本身也采用奥氏体不锈钢。
低温泵的密封低温泵的密封是泵能否长期运行的关键部分。对于通常的密封，密封端面的摩擦热，会使密封端面的温度上升到超过介质的临界温度，此时密封端面上的介质，处于汽化状态，从而使密封失效。而当密封泄漏时，漏出的介质迅速汽化，并吸热，导致密封处的温度进步降低，并会因温度不均匀导致密封泄漏更剧烈，从而使得密封大量泄露。
因此，如何解决低温密封问，是解决低温泵运转的关键。
根据国内外的设备使用情况，我们建议如下机械密封，此时*为关键的问是设备不能时开时停，否则密封性能将难以保证。当采用这种方案时，必须注意首道密封必须随时处于低温介质的不断冲洗之中，以确保首道密封处的低温状态。
通常情况下，建议采用有压式双端面机械密封，同时泵的设计要针对低温介质和双封工况特殊考虑，并配合良好的密封辅助系统。下面着重介绍这种结构。
由于低温介质易于汽化，为此，反其道而行，在泵的结构密封腔的布置等方面增加措施，人为主动地使首道密封前的介质汽化，此时可以采用在密封腔与泵送介质之间增加隔冷水泵技术2001.2层设置汽化腔加热等多种办法，具体布置4.
此时双端面机械密封相当于每套密封单独工作，外部密封的侧为大气，侧为隔离液；内部密封的侧为汽化的液化气，另侧为隔3.4.2低温栗密封举例说明为便于读者易于理解低温泵密封的基本结构，可参2，5.
密封系统中，下面道密封必须采用反压设计或者采取其它机械措施，确保在密封承受反压的情况下，静环不被压出。双封之间，有个泵送螺纹环，用于对密封腔内的密封隔离液进行循环，FI为密封液进口，FO为密封液出口。为保证下面道密封接触不到低温液体，对密封腔或其下端进行加热是必须的，通常用40弋左右的干燥氮气通人密封夹套并保持无论泵是处于运行状态还是冷备用状态，氮气直不断，2中1和，就是供氮气加热用的。
般来说，如果密封隔离液的温度高于0时，密封就不会有什么问。密封压盖上的，为排气孔，另外，如果下面道密封有轻微泄漏，泄漏的隔离液的比重通常都大于液化气，因此将沉积在隔离盘上，并且，通常隔离盘上面主要是气态介质，定期地打开接口上的阀门进行排放即可。
离液，并且隔离液的温度般为，弋以上。只要确保隔离液的压力于泵内密封处液化气的压力，且不超过外侧密封的承压能力，就可以确保采用普通密封就能获得优异的密封性能，且无论泵的开车停车都不受影响。
3.5低温泵的密封辅助系统低温泵密封能否正常运行，其辅助系统是关键因素之。下面介绍几种密封辅助系统。
3.5.1增强人1方案53系统水泵技术2001.2械密封而设置的密封辅助系统。为了适应低温泵的需要，进行如下改进由于低温泵的介质压力较高，如入口压30，为了采用普通密封，就必须使得隔离液的压力不过高，且始终比泵内压力。为此采用差压罐结构，从密封腔下部引压。
为防止差压罐的泄漏导致隔离液混人泵内或泵内介质进人隔离液，增加缓冲罐，罐内为隔离液或与隔离液相容的介质。具体结构根据6，可以看到，本密封辅助系统实际上是对人朽方案53的改进，主要是增加了个缓冲罐，用于隔冷及防止密封泄漏液与介质混合。同时，采用差压罐的方式确保方案53系统中要求的压差。
苏尔寿公司为了满足低温介质密封的要求，开发设计了其称为广系统的装置。该装置实际上与上述增强人方案53系统的原理是致的。该系统不仅可以用于低温栗，它也可以应用与任何种需要方案53系统的工况。其基本原理为。密封罐内有个活塞，活塞杆上连接有个弹簧。初始时，对密封隔离液所在的腔内的液体进行加注，将使活塞上移并压紧弹簧，从而使得隔离液有个初始的压力凡。当从密封下部进行引压通人密封罐活塞的另端时，将使得密封隔离液的压力上升到户1 +户。，即始终保持密封隔离液的压力比下面密封处的栗内压力高出朽，从而确保双端面机械密封的；作条件。此外，该系统的优点是可以调整凡4低温泵的使用与维护低温泵能否正常运行，不仅与泵的设计制造有关，与现场的使用维护情况也密切相关。
低温泵的辅助管路系统，除了上述的密封辅助系统中的管路外，还需要有排空接口般接到石化厂的火炬中，用于停车检修时物料用于开车清洗吹扫。
其中，尤其应注意确保气相线接口。由于介质中会含有少量的不溶性气体，或运转时局部温度变化引起少量汽化，此时应将这部分气体排除，否则会在泵的进出口段内积聚，导致泵运行振动或汽蚀。通常该气相线出口位于泵塔或罐的上部气相部分保持常通。
低温泵的开车般都比较复杂，时间通常要34个小时，初次开车可能需要56个小时。通常需要经历清洗，吹扫，预冷开车等几个步骤。
为将泵内的油污水分等去除，需要进行清洗，否则这些杂质在低温下成为固态，可能影响泵的安全使用。清洗时，通常先将汽油注入泵内，以溶解油污，然后用干燥的氮气将所有的汽油吹扫干净。接着注入无水甲醇，以吸收任何水分，然后用干燥的洱气将所有的甲醇吹扫干净。
为了确保泵内清洁，通常在清洗之后要进行至少1个小时的干燥的氮气吹扫。
为了防止冷冲击，以及防止温度变化快时泵轴弯曲，需要进行预冷。预冷是低温泵特有预冷，可以说通过了60的开车。
应注意的是，从预冷开始，所有的密封辅助系统应开始工作，包括加热措施。
预冷时，首先用气相预冷。泵内缓缓通入水泵技术2001.2少量的介质，此时介质汽化，使得栗的所有过流部件浸在低温气态介质中。由于气态介质的热容量小，因此泵轴过流部件滑动轴承等部件的温升也较为缓慢。气相预冷时应打开排空接口使得泵内介质始终处于汽化状态，同时关闭气相线阀门，以防止大量介质自排空管线排放。该过程应进行的非常缓慢。通常按照每分钟冷却1的速度进行。
接着，逐步加大进液量，同时关闭排空管线。这时，泵内所有过流部件逐步自下向上浸没于低温介质中。加液体的过程同样需要缓慢进行。在进液同时，逐步打开气相线阀门以排除泵内气体，并维持阀门的常通状态。
*后，少量地打开排空管线阀门，以排出泵出口段内的气体，当发现排空管线外面迅速结霜时，意味着气体基本上已经排净，关闭排空管线阀门。
在泵内充满低温介质时，保持该状态约1到2小时，以确保泵的各个部件达到稳定的温度。在该过程中，可以少量地盘车以检验转子是否能转动。有时候，在预冷的过程中预冷过快或不均匀会导致泵轴弯曲而不能盘车，此时应减慢预冷速度。
当预冷结束后，如果盘车没有问，则可以开车。如果不能盘动车，则需要将介质全部放掉，泵恢复常温后再盘车，如果仍然不能盘动，则意味着泵轴质量有问，发生弯曲，应进行校正或更换。如果能盘动车，可以再进行次预冷，如果还有问，则应考虑对栗轴进行校正或更换。
开车前，应确保所有的密封辅助系统已经开始工作，所有的压力温度参数都正常。开车后，应密切注意密封辅助系统的状况。通常低温泵开车后，2个小时内现场必须始终有人注意观察所有的运行参数和工况，直到系统稳定。
自动监测低温泵般都设置监测系统。监测系统主要分2类，类是用于栗的监测的，类是用于密封监测的。
低温泵的监测，除了普通的压力温度振动监测外，为了防止低温泵的干运转，或防止泵内输送液体已经大量汽化，以及栗出现严重的汽蚀，般可以对泵的动力进行监测，如采用动力监视器。当泵的轴功率突然减小时，通常都是上述类故障出现的时候。通常动力监视器是可以设定报警电流和停机电流的，并且有延时报警动作设定功能，可以有效避免系统扰动时的报警或停机。在多数的实际使用工况，泵的动力监测可以由系统监测来完成，当系统中缺乏相应措施，而泵的运行又非常重要时，应设置动力监视器。
密封系统的监测，主要是监测密封液的温度和压力。因为压力是由密封辅助系统本身决定的，通常没有问，主要应确保密封液的温度在0以上。此外，标准的人方案53系统中的温度压力液位报警等应该具备，尤其在密封液的循环管路上应具有流动指器，确保泵运转时密封液是流动循环的。
其它对于卸料泵，由于间断工作且工作时间短，因此可以将预冷加快些。但无论如何，不应少于1个小时。为了加快卸料，可以提前进行预冷或采用冷备用半冷备用的方式。
低泵泵运行过程中，主要需要注意密封辅助系统是否运行正常，密封是否泄漏。当发现泵的振动上升时，应主要考虑到是否滑动轴承磨损加大的问。