小型锅炉给水泵的优化设计

1、34工业锅炉2006年第1期(总第95期)文章编号:100428774(2006)01234202小型锅炉给水泵的优化设计刘殿魁(北京水神科技开发中心,北京100089)摘要:介绍了一种与现在多级离心泵完全不同的小型锅炉(10t/h以下)给水泵样的低比转数(ns20)条件下,比现有多级离心泵的水力效率可提高8%。的大幅度下降,其造价比现有多级离心泵低10%以上,中推广。关键词:锅炉给水泵;毕托泵;效率中图分类号:TK229.6+6:B作者简介:刘殿魁,1961年毕业于清华大学动力系,退休前为IofLowerBoilerFeedPumpLIUDian-kui(BeijingRainbowHigh

2、-TechnologyDevelopmentCenter,Beijing100089,China)Abstract:Aimproveddesignoflowerboilerfeedpump(10t/h),whichisdifferentremark2ablyfrommulti-stagecentrifugalpumpispresented.TheefficiencyofPitottubepumpis5%8%中国科学院研究员。1986年作者提出了“叶轮机械内含射流尾迹的完全三元流动解法”,此原理运用于多种离心泵,使泵效率提高至4%8%。作者曾获得过中国科学院、北京市科higherthanwhic

3、hofcentrifugalpumpunderthesamelowspecificspeed(ns20).Sincethestruc2技进步奖并取得了中美国的有关专利。tureandtheweightdramaticallydrop,itscostisover10%lowerthanmulti-stagecentrifugal国、pump,distinctlybetterinitsperformanceandprice,itisutterlyworthtobeextendedandemployed现在为北京水神科技开发中心主持新产品inlowerboiler-feedpump.Keywords

4、:boilerfeedpump;pitottubepump;efficiency研发工作。1前言据统计,我国在用的工业锅炉以中小型为主。2003年统计在用的48万台锅炉中,小于2t/h的占35%,210t/h的占60%,每年消耗2亿t标准煤,是耗能大户,提高此类锅炉的效率是关系节能的大事,提高锅炉给水泵效率也将是一个有效途径。因为此类小型锅炉配套的多级离心泵,单级扬程325m(D型,DG型多级泵)的设计流量最小为613m/h。3而其实际真正的泵最佳效率流量10m/h。由于叶轮流道难以做到更小,因而实际工作的泵效率通常为30%40%。为了提高水力效率,一个办法是降低单级泵的扬程,如812m,这样

5、要达到200m的扬程就需要采用2025级的多级泵,结构复杂,长度增加。目前采用较多的冲压焊接钢板叶轮(如LG型泵)又使泵的价格大幅度上升。迄今为止,设收稿日期:2005210224计制造超低比转数(ns20)的高效率离心泵仍然是泵行业无法解决的一个难题。1本文介绍的小流量高扬程立式单级泵,就是为解决这一矛盾而出现的优化设计方案。2毕托泵的基本原理1923年,Krogh就提出了毕托泵的构想,直到1981年,Erickson提出了毕托泵专利才制造出了真正在工业部门实用的毕托泵。美国制造商把这种泵命名为Roto-Jet泵(译为旋喷泵)。其结构如图1所示。2图1毕托泵结构简图辅机技术小型锅炉给水泵的优

6、化设计该泵水力部分仅有转子和毕托管两个,可谓世上结构最简单的泵。转子装在后泵体的轴承上,由电机驱动旋转,为了提高泵扬程,必要时要提高泵的转速,在泵转子轴和电机轴之间接入增速皮带装置或增速齿轮箱。图1中并未表示这些驱动部件。前泵体内固定着一个毕托管,毕托管立管位于转子中央,毕托管管孔处于转子内腔的最大半径处,其导出横管固定在前泵体上,前泵体也是泵的入口和出口腔体,在转子入口和前泵体之间装有机械密封。泵的工作原理如下:水从前泵体进水口进入转子的前半部,该处为槽道组成的转子盘,实质上相当于一个闭式离心泵叶轮,离心力作用下增压,在此空腔(转子鼓)内,的旋转,正面冲入毕托管,即所谓“流动滞止”效应,因而

7、水的压力会进一步大幅度提高,这部分水在毕托管内经其横管流出。从结构看出其特点:(1)高压出水段,因毕托管是固定在前泵体上的,故无需动密封装置,仅需在转子进口处加装机械密封,因转子旋转,而前泵体固定,期间必须用动密封防止泄漏,但进口一般压力很低,这就大大降低了密封的难度。(2)由于转子内的液体的高压除了毕托管和进水之间的通道外均为“内力”,转子类似于一个高压容器,不存在很大的轴向力,因而它无需多级离心泵中必须设置的平衡盘(鼓)。这大大减少了运行中的隐患和维修工作量。(3)流出的水量大小由毕托管管孔和冲入管孔的流速所决定,管孔可以作到足够的小,比起离心泵的叶轮出口截面可以小许多倍,因而实现小流量的

8、优化设计无任何难度。由于除旋转离心效果外,还增加了滞止冲压的增压作用,所以其泵扬程大大高于普通离心泵(在转子同样的外径及同样的转速条件下)。因而在小流量、高扬程超低比转数情况下,水力效率会明显高于离心泵。当然上述优点均是针对超低比转数泵而言的,若比转数大,或者流量大而扬程不高,则仍然应选用普通离心泵,因滞止增压是以牺牲部分水力效率为代价的。毕托泵在其使用范围内水力效率最高不超过60%。2立式高压泵12泵体22进水口32出水口42电机轴52电机62填料72填料压盖82护板92转子盘102转子112毕托管122联轴器35其原理仍为毕托泵,但为了降低制造成本,便于维护,更适用于量大面广的小型锅炉给水

9、泵,所以作了下述多项改进。(1)泵改为立式管道泵型式,这样不但占地面积小,减轻结构重量,而且便于安装、检修。(2)密封改为软填料,这不但降低了造价,更重要的是容易维修。填料压盖可以很方便地在打开护板8之后进行调整,乃至更新填料而不动联接的管道。图1中的毕托泵,要更换机械密封必须拆开前泵体,由于毕托管又含在转子内,无法同时拆出,所以更换密封时无专用工具和较高技术水平的钳工,是无法进行的,而且此时必须卸开联接的管道,管道内的高压水会有部分散流现场。(3)取消了轴承箱。由于转子由图1的两轴承支撑外悬式改为立式悬挂,转子旋转时的动平衡状态大为改进,因而大大减轻了轴承负荷,此处取消了轴承箱,用电机轴直联

10、转子,大大降低了整机造价。电机采用专用的管道泵电机,允许转子承受300kg以上的轴向力。由于毕托泵水力轴向力极小,仅为转子自重形成的轴向力,所以运行的可靠性是有保证的。4与现有多级离心泵比较及应用前景以4t/h锅炉给水泵为例,扬程要求100m,则需配用DG6-25×4多级泵,泵实际工作的流量Q=34m/h时,泵效率仅为E=35%,配套电机采用7.5kW功率的电机。而本型泵同样流量Q=4m/h,扬程H=100m,泵效率为E=45%,配套电机可减为4kW。其节能效果明显。泵的重量则由100kg下降至60kg,其性价比的差异是非常明显的。3此型泵现已形成流量Q=1、2、4、8、10、12m

11、/h,33立式高压泵的技术特点中给出的立式高压泵(更适合用于小型锅炉给水泵),其结构如图2所示。文献136工业锅炉2006年第1期(总第95期)文章编号:100428774(2006)01236204小R弯管制造工艺探讨陈全,程斌(南通万达锅炉股份有限公司,南通226005)摘要:文章介绍了在普通弯管机上弯制小R弯管的工艺方法及模具结构艺试验,针对小R弯管计算的常规公式和经验公式进行了修正,。无小R弯管专用设备的厂家,更具指导意义。关键词:小R弯管;工艺方法;模具中图分类号:TK226文献标识码:B第一作者:陈全(1968-),1987年毕业于上DiscussiofSmallRBendProd

12、ucingCHENQuan,CHENGBin(NanTongWandaBoilerCo.Ltd,Nantong226005,China)海机械学院机械设计与制造专业,高级工程师,南通万达锅炉股份有限公司技术中心从事工艺装备设计工作。Abstract:ThepaperintroducestechnologymeansandformworksstructureofproducingsmallRbendbythecommonbender。Byplentyoftechnologytext,makesprogressinnaturalformulaandexperienceformulaforsmall

13、Rbend,havingreferencevalue。Ithasinstructionmeaning,especiallyforsomefactoriesthathavenospecialequipmentofsmallRbend。Keywords:smallRbend;technologymeans;formwork1前言过热器和再热器都是锅炉中用于提高蒸汽温度的部件,随着锅炉容量增大、蒸汽初参数提高,过热器的作用更显重要,并在很大程度上影响着锅炉的经济性和运行安全性。通常过热器的受热面由大量平行连接的蛇行管组成,一般管子外径为<3257,同时为使过热器结构尺寸紧凑、钢耗量小、经济性好

14、,在实际生产中,厚壁管、小R弯管的情况越来越多,本厂涉及到大量的<38×4、R=50;<32×4、R=45及<42×4、R=60等管子弯制。目前,大型锅炉生产厂家,均有小R弯管专用设备,而本厂现有设备中,只有<60、<108、<159三种类型的弯管机,其中<60弯管机的最小弯曲半径为R72,弯曲中心高度为52,我们在利用现有设备的收稿日期:2005205213基础上,通过生产实践,实现了小R弯管的工艺方法。2小R弯管的工艺参数通常小R弯管是指钢管弯曲半径与管径之比小于等于1.5的弯管。2.1工艺参数小R弯管冷弯工艺参数包括弯头最小相对弯曲半径Rxmin、外壁允许减薄率b、弯头椭圆率a、回弹前弯曲角等,这些参数将直接影响到钢管弯曲后的质量,严格控制这些参数,具有十分重要的意义。(1)最小相对弯曲半径Rxmin当弯曲半径小到某一极限值时,弯管过程被破坏,弯头外侧破裂或失稳起皱。因此,设计的管子弯曲半径不能小于最小相对弯曲半径