脫氨塔底循環(huán)泵主要用在蒽油加氫流程氨水循 環(huán)裝置中。該栗流量不大、揚(yáng)程不高，但作用極為 關(guān)鍵。如果此泵發(fā)生故障，整個(gè)裝置都將停運(yùn)。該 泵型式為單級(jí)懸臂、軸向吸人、徑向向上吐出，輸 送介質(zhì)為1%濃度的氨水’溫度83~90     泵裝置

汽蝕余量NPSHa不足2 m(管路損失很小)。其工藝 流程如圖1所示：需求流量4.4 m3/h,揚(yáng)程50 m。 泵的最優(yōu)工況點(diǎn)為10.5 m%，此時(shí)泵的汽蝕余量 為 1.2 m〇

該泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，泵幾乎沒有流量，需往泵體上持 續(xù)不斷澆常溫水降溫，泵才可以勉強(qiáng)運(yùn)行，最大流 量只能達(dá)到2 m3/h，且伴有明顯的噼里啪啦的噪 聲，開啟出口閥門后，揚(yáng)程急劇下降。只有用兩臺(tái) 泵同時(shí)并聯(lián)運(yùn)行且不斷澆冷卻水才可勉強(qiáng)達(dá)到工藝 需求。

低。在旋轉(zhuǎn)葉輪的流道中，流體流速分布并不均 勻，在阻力小、壓力低的區(qū)域流速要高一些。從葉 輪軸面圖上看，靠近葉輪輪轂附近流速高，靠近葉 輪吸人口葉片外緣流速低，如圖2所示。

1存在問題分析

從泵的表觀特征和故障分析來看，泵在小流量 工況下運(yùn)行時(shí)發(fā)生了明顯的汽蝕和液體汽化現(xiàn)象， 而且伴有氨氣溢出。

1.1入口回流對汽蝕的影響

當(dāng)流量減小時(shí)，葉輪吸人口流道中液體速度降

從圖3可以看出，從葉輪吸入口開始到葉輪出 口位置，流道的過流面積在進(jìn)入葉片后呈現(xiàn)出較為 劇烈的變化；通過計(jì)算葉輪吸人口過流面積和計(jì)及 葉輪出口寬度的外緣出口面積，該栗在4.4 m3/h甚 至更小流量運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)極有可能出現(xiàn)回流。但在額定流 量或大流量運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，葉片以及蓋板對流體的約束能 力較強(qiáng)，產(chǎn)生脫流或者回流的風(fēng)險(xiǎn)很小。

按速度三角形分析，在葉片進(jìn)口流量減小時(shí)， 葉輪吸人口絕對速度減小，相對速度的人射角將增 大，使流動(dòng)阻力增大，且流動(dòng)阻力正比于相對速度 的平方。當(dāng)流量進(jìn)一步減小時(shí)，上述趨勢增大，相 對較多的液體從輪轂側(cè)流人葉輪流道，進(jìn)口速度重 新分布。這時(shí)，在葉片進(jìn)口，液體產(chǎn)生負(fù)的周向分 速度。流量再減小時(shí)，進(jìn)人葉輪的流速分布開始變 得不均勻，并在靠近葉輪進(jìn)口外緣部位產(chǎn)生周向分 速度。當(dāng)流量低于發(fā)生回流的臨界流量時(shí)，由于進(jìn) 口軸面速度重新分布，周向分速度的數(shù)值和范圍都 增大，在葉片進(jìn)口靠近葉片外緣處，形成穩(wěn)定回 流；但是靠近輪轂的流道幾乎不受影響，液流仍保 持原有的軸面流速分布。按照伯努利方程，在此區(qū) 域產(chǎn)生的回流使得這一區(qū)域的速度場發(fā)生顯著改 變，從而導(dǎo)致壓力降低，液體開始汽化，汽蝕發(fā) 生，如圖4所示。

因此，通過分析可知，該滎因回流的影響，汽 蝕曲線呈現(xiàn)出“兩頭翹”的現(xiàn)象，即小流量點(diǎn)和大 流量點(diǎn)泵的汽蝕余量都較中間流量點(diǎn)高，這也是泵 在小流量點(diǎn)發(fā)生汽蝕的主要原因。

1.2攪拌熱的影響

介質(zhì)的飽和蒸汽壓隨著溫度的升高而提高，原 設(shè)計(jì)葉輪開口寬度為9 mm,按照速度系數(shù)法計(jì)算

其開口寬度只要4 mm就可滿足設(shè)計(jì)要求。泵在小 流量點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，介質(zhì)經(jīng)葉輪做功后無法及時(shí)排出， 在泵體內(nèi)部反復(fù)循環(huán)，流體質(zhì)點(diǎn)的摩擦使得介質(zhì)溫 度不斷升高，導(dǎo)致介質(zhì)飽和蒸汽壓升高，這相當(dāng)于 變相降低了泵的裝置汽蝕余量，泵繼而發(fā)生汽蝕。 還需要特別指出的是：介質(zhì)溫度的升高還導(dǎo)致溶解 在水中的氨氣快速溢出，溢出的氨氣占據(jù)了流道空 間，導(dǎo)致汽蝕進(jìn)一步惡化。一般情況下，溶解氨變 成氣態(tài)氨時(shí)其體積會(huì)急劇增大到原來的近700倍, 溢出的氨氣也加劇了汽蝕的發(fā)生。

1.3性能曲線

泵本身揚(yáng)程不足或者性能曲線上揚(yáng)程隨流量下 降較快導(dǎo)致泵出口壓力無法克服容器背壓，這也是 泵只能開到2 mVh而流量無法繼續(xù)增大的原因。

2設(shè)計(jì)改進(jìn)

1)從圖5中可以看出，在葉輪進(jìn)口處面積突然 增大，采用這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)在泵的額定流量或者大流量點(diǎn)運(yùn)行時(shí)可以起到減小汽蝕余量的作用，但是一 旦泵在小流量下運(yùn)行，勢必導(dǎo)致泵提前發(fā)生回流。 因此在設(shè)計(jì)時(shí)將吸入口面積由原來的1755 mm2減小 為906 _2,雖然面積減小可能使泵在額定點(diǎn)的汽 蝕余量有所增加，但是消除了泵在小流量的回流。

2) 原設(shè)計(jì)葉輪進(jìn)口較大，滎體喉部面積也較 大，在設(shè)計(jì)新葉輪時(shí)將栗的出口寬度由9 mm縮減 為4 mm。采用焊接葉輪方法，使栗的最優(yōu)工況點(diǎn) 位于工作點(diǎn)附近，避免了回流攪拌熱的產(chǎn)生。

3) 為了使栗獲得更好的汽蝕余量，在葉輪吸 人口設(shè)計(jì)了一個(gè)輪緣厚度為1.5 mm的焊接式等螺 距誘導(dǎo)輪，可以提高該泵的汽蝕比轉(zhuǎn)速，增強(qiáng)泵的 抗汽蝕能力。

4) 將葉輪葉片由3片增加到5片，葉片出口 安放角由15°增加到30°，這樣做的目的是通過增 加葉片數(shù)和增大出口安放角獲得較為平緩的性能曲 線，在流量變化時(shí)揚(yáng)程變化不致過于劇烈。

5)增大葉輪外徑，將揚(yáng)程提高到58 m，克服 系統(tǒng)背壓。

3結(jié)語

該泵試驗(yàn)結(jié)果為：

。=4.4 m3/h 時(shí)，NPSHfO.92 m 0=2m3/h 時(shí)，NPSHFl.04m 該泵在用戶現(xiàn)場已連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行半年，性能參 數(shù)完全符合設(shè)計(jì)要求。