回流工况时，其泵轴脉动、泵轴振动和止推轴承数值与额定工况时相当(基本一样)，而该切焦泵的效率高于国家标准的规定值。当从提高回流工况运行稳定性角度考虑，AP1S选大值；AP2应选取小值。在具体实施例中，ΛΡ 1按87%选取；八匕按12%选取；ΔΡ 3按1.0%选取。
[0016]当平衡鼓盘2与平衡套14之间的径向节流间隙bl —定时，平衡鼓盘2与平衡套14之间的轴向节流间隙b2值优化后而尽量取小值。在图1所示实例中，平衡鼓盘的大平衡鼓相当于水静压推力轴承，该轴向节流间隙b2较小而控制了所述空腔Q内的压力，从而控制了所述空腔Q中的推力，即平衡力Fp = (P2-P3) JT (Dg2-Dh2)/4ο通过调整环7改变平衡鼓盘的轴向节流间隙b2，可验证平衡力Fp的变化规律。平衡力Fp是随平衡鼓盘的轴向节流间隙b2的减小而呈增加趋势，当平衡鼓盘的轴向节流间隙b2 = 0.05mm时，该切焦泵的平衡力最大。平衡鼓盘的轴向节流间隙b2是影响平衡机构灵敏度的重要尺寸，该轴向节流间隙b2越小，灵敏度越高，平衡力越大，泵轴轴向脉动越小，泵效越高。但因受机加工和装配精度等因素限制，又从维护方便角度，轴向节流间隙b2又不能太小，要进行优化后予以确定。因此，在不影响该切焦泵效率的同时，所述平衡鼓盘和平衡套之间的轴向节流间隙b2的减小而该切焦泵的平衡力Fp呈增加趋势，当所述平衡鼓盘2和平衡套14之间的轴向节流间隙b2 = 0.05?0.15mm时，该切焦泵的平衡力最为理想。
[0017]本发明在确保较高泵效率的同时，选用较小平衡系数K，提高泵轴向力平衡的灵敏度。所谓的泵轴向力平衡灵敏度就是当泵轴向力增加导致的该轴向节流间隙b2减小时，能产生较大的平衡力。本发明选用较小的平衡鼓盘的轴向节流间隙b2。当小平衡鼓尺寸及所述径向节流间隙bl —定时，平衡鼓盘的轴向节流间隙b2的改变就起到调节平衡力的作用。减小平衡鼓盘的轴向节流间隙b2在限制范围内时，可以大幅度增加平衡力，从而降低切焦泵的止推轴承负荷，提高切焦泵的轴承使用寿命。
[0018]在图1、图2所示实例，为最后确定的本发明双平衡鼓盘结构图。
[0019]1、本案切焦泵产品，由于采用了双平衡鼓盘的联合型式轴向力平衡机构，并优化了平衡系数K的取值(即AP2取小值)，大大减低了切焦泵的止推轴承的负荷和泵轴的轴向脉动。在最小流量工况更为明显。本案切焦泵产品的轴向力:在额定工况时约为30吨；在回流工况时约为35吨。本案切焦泵产品的止推轴承的负荷:当选用的平衡系数K值由0.3减到0.194时，在额定工况下运行时，其止推轴承的负荷由3.3吨减小到1.3吨；在回流工况时，其止推轴承的负荷由3.8吨减小到1.52吨，即在回流工况时，其止推轴承上的负荷比额定时的增加值分别0.5吨和0.21吨。而如果采用传统的单平衡鼓结构(平衡90% )，则在回流工况时止推轴承上的负荷比额定时的增加了约1.0吨。
[0020]2、本发明可通过设置在平衡鼓盘的轴向节流间隙和大平衡鼓处径向节流间隙，来调节切焦泵的止推轴承上的负荷。通过优化选取较小的该轴向节流间隙b2和匹配的径向节流间隙bw值，可使平衡力大幅度提高，降低止推轴承上的负荷；同时使其在所有工况及切换过程时的水力压力脉动小，泵轴的轴向位移变化小。当选用平衡鼓盘的轴向节流间隙b2和大平衡鼓处径向节流间隙bw分别为0.28和0.25mm时，平衡机构的平衡鼓盘部分产生平衡力为5.7吨；当选用平衡鼓盘的轴向节流间隙b2和大平衡鼓处径向节流间隙bw分别为0.15和0.20mm时，平衡机构的平衡鼓盘部分产生平衡力为11.4吨。
[0021]3、本实例产品于2014年10月在中国石化镇海炼化分公司三焦化的焦化塔径为
9.8米，容量为210万吨/年延迟焦化装置(目前世界上最大型)中开始正式投产，运行实践证实了本发明的真实效果。本实例产品切焦泵在回流工况运行时，切焦泵的泵轴振动、轴承温升、轴向串动的数值与额定工况时的几乎一样，而同类产品，在回流工况运行时的各对应值比额定工况时几乎都增加了 50%左右。本实例产品切焦泵在延迟焦化装置的回流、预充、钻孔、切焦四个工况自动切换过程中运行平稳。切焦泵的效率高于国家标准和同类产品规定值。本实例产品在延迟焦化装置配套的异步电动机的功率为4700kW，额定工况的效率为75%。该切焦泵在回流工况(为额定流量25%时，扬程为4000米)运行3小时测量的轴振动值为20?25 μm(双振幅)、止推轴承温度为45?50°C、轴向位移为250 μm左右。当该大型切焦泵处于最小流量(回流工况)时，其平衡的轴向力高达35吨，能连续安全运行3小时以上。本发明主要应用于炼化行业水力除焦装置，炼钢厂水力除磷装置，也适用其他如同加氢进料泵、贫氨液泵、高压锅炉给水泵等高压多级离心泵。
【主权项】
1.大型切焦泵的高精式轴向力平衡机构，包括泵轴(6)、装在泵端盖(13)上的平衡套(14)、平衡套压盖(11)，其特征在于:在所述泵轴(6)与平衡套(14)、平衡套压盖(11)之间装有平衡鼓盘(2)，该平衡鼓盘⑵通过间隔环(3)、卡环(4)、卡环压盖(5)装在泵轴(6)上；所述平衡鼓盘(2)与平衡套(14)之间、平衡鼓盘(2)与平衡套压盖(11)之间均具有节流间隙。2.如权利要求1所述的大型切焦泵的高精式轴向力平衡机构，其特征在于:在不影响该切焦泵效率的同时，所述平衡鼓盘(2)和平衡套(14)之间的轴向节流间隙b2的减小而该切焦泵的平衡力Fp呈增加趋势，当所述平衡鼓盘(2)和平衡套(14)之间的轴向节流间隙b2 = 0.05?0.15mm时，该切焦泵的平衡力最为理想。3.如权利要求2所述的大型切焦泵的高精式轴向力平衡机构，其特征在于:当平衡鼓盘和平衡套之间的轴向节流间隙b2 = 0.05mm时，该切焦泵的平衡力最大。4.如权利要求1所述的大型切焦泵的高精式轴向力平衡机构，其特征在于:当所述平衡鼓盘(2)的前后压差八己为总压差ΛΡ的12?16%时，该切焦泵运行在回流工况时，其泵轴脉动、泵轴振动和止推轴承数值与额定工况时相当，而切焦泵的效率高于国家标准的规定值。5.如权利要求1所述的大型切焦泵的高精式轴向力平衡机构，其特征在于:当该大型切焦泵处于最小流量时，其平衡的轴向力高达35吨，能连续安全运行3小时以上。
【专利摘要】本实用新型公开了一种大型切焦泵的高精式轴向力平衡机构，包括泵轴(6)、装在泵端盖(13)上的平衡套(14)、平衡套压盖(11)，在所述泵轴与平衡套、平衡套压盖之间装有平衡鼓盘(2)，该平衡鼓盘通过间隔环(3)、卡环(4)、卡环压盖(5)装在泵轴上；所述平衡鼓盘与平衡套之间、平衡鼓盘与平衡套压盖之间均具有节流间隙。本实用新型能起到平衡、微调轴向力的作用，适用于高压多级离心泵，特别适应大型延迟焦化装置使用，其在该延迟焦化装置的回流工况时运行很稳定；在回流、预充、钻孔、切焦四个工况的切换过程运行也很平稳。并同时具有较高的泵效。
【IPC分类】F04D29/66
【公开号】CN204716635
【申请号】CN201520283624
【发明人】孙森森, 夏益洪, 陈杰, 张华杰, 李良特
【申请人】浙江科尔泵业股份有限公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年4月28日