屏蔽泵的结构类型主要由电机的不同循环模式决定,这些循环模式在API685标准中有详细的描述。不同的工况涉及屏蔽泵选择的因素很多,包括流量、扬程、温度、汽化压力、系统压力、固体颗粒及其含量等。图3是合肥新上海公司屏蔽泵方案的简单选择表,可以清楚地了解屏蔽泵选择过程中需要考虑的因素和判断基准。
常规工况的对策,
在屏蔽泵的应用条件下,我们通常将输送-50~120℃左右的不易蒸发的清洁液体归结为常规条件。对于普通离心泵来说,有毒、有害、强腐蚀、易燃、易爆等液体的输送属于危险条件的范畴,但根据屏蔽泵的无泄漏特性,我们不特别区分这些性质的液体。石油化工过程中80%以上的应用属于我们所说的常规条件。屏蔽泵采用普通基本结构,其中广泛的循环方式是轴内循环。如图4所示,从叶轮出口直接通过电机定子和电机转子之间的间隙,然后通过转子轴中心孔返回叶轮入口,完成电机冷却和轴承润滑。
高温液体对策。
当然,高温介质的输送也可以采用超高温电机的方案。电机绕组本身可以承受介质的温度,所以不需要泵腔和电机腔的隔离设计。然而,超高温电机的方案受到电机材料和工艺的限制,目前的使用范围远不如普通屏蔽电机。当输送120~450℃的导热油、过热水等高温液体时,由于泵腔进入电机腔的高温液体超过电机定子绕组的耐热温度,普通基本结构显然不可行。高温分离结构成功解决了这个问题。如图5所示,泵腔与电机腔由热屏隔开,电机外部设有热交换器,形成独立的循环冷却系统,使电机腔内的循环液温度控制在150℃以下,避免了电机绕组的耐热问题。
易蒸发液体的对策
当输送氟利昂、液化气、天然气、液氨等易蒸发的液体时,循环液通过马达腔会使其温度升高并蒸发,如果采用基本的基本结构,循环液返回叶轮入口会产生蒸发腐蚀。在这种情况下,需要选择逆向循环结构,其循环方式如图6所示,通过马达腔的循环液返回吸入罐的气相区域,避免介质蒸发产生的气体积存在泵内。
含固体颗粒的泥浆对策
当输送介质中含有固体颗粒时,如果进入电机腔,轴承的使用寿命将大大缩短。为了避免输送介质进入电机腔,泵腔和电机腔应通过连接体内安装的机械密封隔离,清洁循环液应从外部注入电机腔,即泥浆密封结构。
除上述几种具有代表性的结构类型外,通过采取一定的对策开发的泵型也可用于各种用途,例如:
低有效气蚀余量-自吸泵;安装在地下或罐内-液下泵;高扬程-多级泵;高温高压-高温高压泵等。