LNG泵的平衡要求及优化方法

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：扩压器主要用于将流体的动能转变为压力能。扩压器的设计应确保在能量转换过程中,使流体流动的不连续性和涡流现象减少到最低的程度。在圆周方向产生径向力,扩压器周围可能有液体下落,使轴的载荷增加,不仅降低泵的效率,还会降低其使用寿命。关键是径向扩压器的间隙处于最佳状态时,能改善泵的水力性能和机械强度。

LNG泵的转子平衡非常重要,直接影响轴承的使用寿命和泵的大修周期。影响泵的平衡主要有径向载荷和轴向载荷,这些载荷是由机械构件不平衡或流体流动不均匀或流体产生的压差所引起。

1.径向力平衡

LNG泵在设计时,就要考虑到流体和机械方面由于力不平衡所产生的负面影响。在设计和制造时,应尽可能地消除非平衡力。从叶轮中出来的低温流体进入轴向导流器。轴向导流器应有良好的水力对称性。对于传统的具有蜗壳的泵,达到设计流量时,作用在叶轮上的径向力理论上为零。流量高于或低于设计流量时,非平衡状态影响蜗壳内部的压力分布,容易产生径向作用力。因此,设计需要考虑泵的机械平衡和水力学方面的平衡。

2.轴向推力的平衡

为了使轴向力达到平衡,减少轴向推力载荷,有的LNG泵设计了一种自动平衡机构,通过一个可变的轴向节流装置来完成,使轴向推力为零。

3.LNG泵的效率

影响LNG泵效率的关键因素主要有两个方面:一是流体在叶轮流道中加速时的水力学性能;二是流体在扩压器中能量转换时的水力性能。每个叶轮的水力特性应该是对称的,流体在流道中的流动必须是平滑。扩压器主要用于将流体的动能转变为压力能。扩压器的设计应确保在能量转换过程中,使流体流动的不连续性和涡流现象减少到最低的程度。有些低温泵采用风向标式的扩压器,使能量转换更加对称和平滑。水力对称性越好,就越有利于消除径向不平衡引起的载荷。

研究证明,由于水力性能方面的故障,可以引起泵的性能恶化。如:轴向扩压器内被阻塞,在径向叶轮和轴向扩压器入口之间的几何形状不理想等,会导致泵的流量性能曲线发生变化,甚至使效率降到最低的情况。测试结果表明:当故障产生在扩压器内,叶轮周围存在不对称的压力分布。在圆周方向产生径向力,扩压器周围可能有液体下落,使轴的载荷增加,不仅降低泵的效率,还会降低其使用寿命。

在轴向扩压器中,控制流体流出叶轮时出口角度和流入扩压器时的进口角度,可以消除水力特性方面的问题和产生的低频振荡力。关键是径向扩压器的间隙处于最佳状态时,能改善泵的水力性能和机械强度。

LNG泵的平衡要求及优化方法

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