用于軟化水的臥式多級(jí)鍋爐給水泵鍋爐給水多級(jí)泵

鍋爐給水泵旨在為蒸汽發(fā)生器（如鍋爐或反應(yīng)堆）提供精確數(shù)量的給水，以輸送指定數(shù)量的蒸汽，通常以噸/小時(shí)為單位。

也稱為給水泵，它們?cè)O(shè)計(jì)用于處理在高壓和高溫下以低流量處理或脫礦質(zhì)的水。

鍋爐給水泵在要求最苛刻的應(yīng)用之一中運(yùn)行，可以是 24/7 全天候運(yùn)行，入口壓力較低，如果不小心控制，可能會(huì)發(fā)生氣蝕。

廈門同安的一家釀酒廠聯(lián)系了我們，他們希望升級(jí)他們的鍋爐并用更高流量和壓力輸出的設(shè)計(jì)取代老化的多級(jí)設(shè)計(jì)。他們目前正在為鍋爐提供溫度高達(dá) 125°C 的軟化水，需要更高的蒸汽輸出，這意味著他們當(dāng)前的設(shè)備需要升級(jí)。

他們需要大約 60M3H 的工作點(diǎn)，壓力超過 400M Head。他們希望在一定范圍內(nèi)運(yùn)行泵，以滿足生產(chǎn)期間波動(dòng)的蒸汽需求，這意味著選擇的任何裝置都需要適合通過變頻驅(qū)動(dòng) (VFD) 運(yùn)行，以改變裝置速度以滿足他們的系統(tǒng)需求。

去離子水和鍋爐水處理

鍋爐給水應(yīng)用通常使用經(jīng)過處理或軟化的水。鍋爐水經(jīng)過處理以通過控制水的堿度及其電導(dǎo)率來防止結(jié)垢。蒸汽鍋爐由安裝在大型加壓容器內(nèi)的一系列鍋爐管組成。給水泵用于通過管道連續(xù)輸送水，然后將其加熱以產(chǎn)生蒸汽。

如果不控制水的成分，可能會(huì)導(dǎo)致堵塞、蒸汽效率和質(zhì)量下降，以及管道腐蝕，很難更換和清潔。如果鍋爐給水的電導(dǎo)率由于溶解固體的濃度而過高，這也會(huì)增加腐蝕。去礦物質(zhì)水用于鍋爐給水應(yīng)用，因?yàn)樗鼛缀醪缓V物質(zhì)。

當(dāng)蒸汽在鍋爐內(nèi)產(chǎn)生時(shí)，水顆粒會(huì)積聚，這些水顆粒會(huì)凝結(jié)并通過冷凝水回收回收，重新用作鍋爐補(bǔ)給水。當(dāng)冷凝水冷卻時(shí)，可能會(huì)存在溶解氣體，包括 CO2 或氧氣，它們會(huì)導(dǎo)致鍋爐管、管道系統(tǒng)和相關(guān)部件發(fā)生嚴(yán)重腐蝕。因此，這些物質(zhì)通過脫氣裝置、化學(xué)清除劑和脫礦質(zhì)去除。

由于應(yīng)用的重載要求，需要進(jìn)行各種技術(shù)考慮，以確保所選的任何裝置都能提供應(yīng)用所需的使用壽命。

本申請(qǐng)主要關(guān)注3個(gè)技術(shù)點(diǎn)：

軸向推力平衡

汽蝕余量管理

泵保護(hù)與控制

平衡軸向推力和推力軸承用于軟化水的多級(jí)泵

在離心泵設(shè)計(jì)中，特別是當(dāng)裝置在高壓下或在一系列任務(wù)中運(yùn)行時(shí)，可能出現(xiàn)的潛在問題是軸向推力的平衡。

軸向推力是由不均勻的壓力分布在泵中產(chǎn)生的，這種情況可能發(fā)生在葉輪的前部和后部，也可能發(fā)生在多級(jí)泵的一系列葉輪中。

在重型應(yīng)用中，通過確保每個(gè)葉輪級(jí)都達(dá)到水力平衡來管理它，在排放殼中使用襯套來吸收這種力，并且任何剩余的力都由位于泵殼排放端的推力軸承吸收。

多級(jí)泵的劣質(zhì)設(shè)計(jì)可能在泵殼的一端有軸承或僅依靠電機(jī)軸承來平衡這種力，但是這些設(shè)計(jì)更常用于農(nóng)業(yè)或家庭應(yīng)用，不適合 24/7 全天候使用，和高壓鍋爐給水應(yīng)用，這是一個(gè)關(guān)鍵應(yīng)用。

鍋爐給水應(yīng)用中的汽蝕余量

由于冷凝水返回到鍋爐給水，而鍋爐給水的高溫 (125°C) 高于水的自然沸騰溫度 (100°C)，一個(gè)常見的問題是泵因不足而產(chǎn)生氣蝕可用的凈正吸入壓頭 (NPSH)小于鍋爐給水泵所需的汽蝕余量 (NPSHr)。

鍋爐水被加壓，使水能夠被加熱到 100°C 以上并保持液態(tài)，泵送液體中不存在蒸汽或蒸汽。

低 NPSH 泵在鍋爐給水應(yīng)用中是必不可少的，以防止組件過早失效?？蛻衄F(xiàn)有裝置的 NPSHr 要求 (NPSHr) 為 3.5M，盡管我們的流量和壓力高于他們現(xiàn)有的型號(hào)，但所選設(shè)計(jì)的 NPSHr 值僅為 3.2M，即使泵以 60hz 和全速運(yùn)行速度 - 3560rpm。

用于泵保護(hù)的自動(dòng)再循環(huán)閥顯示自動(dòng)再循環(huán)閥操作區(qū)域的圖表

再循環(huán)閥自動(dòng)保持泵所需的安全最小連續(xù)流量，確保當(dāng)其速度降低時(shí)，裝置接收足夠的流量以有效冷卻，保護(hù)裝置免受過熱、振動(dòng)和氣蝕。

它通過檢測(cè)主輸送流量何時(shí)低于設(shè)定值來運(yùn)行，從而導(dǎo)致閥門打開其旁路，從而保持輸送到泵吸入口所需的最小流量，即使輸出流量停止也是如此。一旦流量上升超過確定的范圍，旁路關(guān)閉導(dǎo)致出口流量增加。

當(dāng)流量被調(diào)制時(shí)，它保持恒定，并且當(dāng)它作為控制閥時(shí)，水錘現(xiàn)象被避免，由于對(duì)流量的節(jié)流效應(yīng)避免和抑制了脈動(dòng)，這在部分流量范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)也使流量穩(wěn)定。

作為這種調(diào)制控制的結(jié)果，輸送流量和最小體積的總和保持近似恒定。通常，自動(dòng)泵保護(hù)閥設(shè)計(jì)用于在體積流量的 40% 至 100% 之間運(yùn)行。由于此類閥門在閉環(huán)應(yīng)用中運(yùn)行，帶有吸力和回流罐的再循環(huán)管路，因此應(yīng)仔細(xì)考慮所選擇的材料，以最大限度地減少高速條件下的腐蝕。

總之，自動(dòng)再循環(huán)閥的 4 個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：

流量被測(cè)量和調(diào)制

再循環(huán)閥用作防止水錘的止回閥

旁路操作是自動(dòng)的

旁路壓力和流量在沒有氣蝕的情況下降低

我們建議泵配備自動(dòng)再循環(huán)閥，以確保使用壽命長(zhǎng)。

結(jié)果

美國(guó)ROUTH 指定并提供了臥式多級(jí)泵，其材料設(shè)計(jì)可容納溫度高達(dá) 125°C 的軟化水，輸送量超過 60M3H，壓力超過 400M。

多級(jí)泵由 5 級(jí)組成，徑向雙曲面鑄造不銹鋼葉輪安裝在由 O 形圈密封的多個(gè)級(jí)內(nèi)，通過外部拉桿固定到位。

來自葉輪的軸向推力不僅在每一級(jí)都實(shí)現(xiàn)了水力平衡，而且排放殼中的排放襯套有助于吸收軸向力，任何剩余的軸向推力都由主角軸承和滾珠軸承吸收。

該裝置總共包含 4 個(gè)用于重型操作的軸承，其中包括 3 個(gè)角球軸承和 1 個(gè)滾子軸承。該泵配備由油潤(rùn)滑軸承支撐的驅(qū)動(dòng)軸，通過集成的油冷卻風(fēng)扇保持冷卻。

該裝置耦合到適用于變速運(yùn)行的 160Kw IE3 高效電機(jī)，非驅(qū)動(dòng)端帶有絕緣軸承（NDE 絕緣），防止循環(huán)電流流過軸承的內(nèi)圈、軸承滾珠或滾子由于以各種頻率存在的諧波，在變速運(yùn)行期間可能發(fā)生的電機(jī)機(jī)殼。