李艳杰
吉林省宇琦泵业有限公司
今日要闻
随着人们对环境的日益关注，以及降低成本的需求不断增加，能源效率成为工业界的一个重要课题。为了积极响应国家节能减排政策，全面满足石油化工行业节能升级改造的需求，宇琦泵业联合北京航空航天大学、吉林工业大学的专家团队联合攻关，历经3年多的艰苦努力，成功研制出符合石化行业标准的新型尖端专利产品 - 小流量高扬程高效节能泵，也是国内首家采用航天发动机涡轮叶片设计理论及方法的泵公司，该系列泵比普通的小流量离心泵效率高出12 % - 800 %，扬程提高了50-100倍。并采用航空电传操作系统及监控系统对泵的运行效率、轴功率、电流、电压、振动、出入口压力等所有运行数据进行全程记录监控并分析，及时发现潜在的故障及故障产生的根本原因。该系列泵适应介质及温度范围广，可用于含固体颗粒、气体、液体混合介质等严苛工况，获得了国家发明专利和软件知识产权证书。
小流量高扬程离心泵行业现状
小流量高扬程离心泵是重要的工业用泵，在石油、化工领域多应用于高压注水、原料输送，也可以用于其它小流量高扬程工况。现有的小流量高扬程工况大多采用带增速齿轮的高速泵、普通卧式多级离心泵和皮托管泵（旋喷泵）或容积式泵 - 高压柱塞泵，尽管每种泵都有各自的优缺点，但却存在一个共性缺点：扬程受限，且效率较低。
不同泵型存在的主要缺点见表1～表4。
表1：高速泵主要缺点
表2：普通卧式多级离心泵主要缺点
表3：高压柱塞泵主要缺点
表4：皮托管泵（旋喷泵）主要缺点
新型小流量超高扬程泵的研发及性能比较
为了克服现有小流量高扬程泵型存在的缺点，宇琦泵业联合北京航空航天大学、吉林工业大学的专家团队联合攻关，设定了三大主要目标/改进措施：
大幅度提高效率：打破常规设计理念（叶轮级数不能太多）的束缚，采用创新型设计、选择新材料等方式，大幅度提高小流量高扬程离心泵的效率，大大超出市场对节能的预期。
降低维修成本：通过改进制造工艺、采用耐磨材料等提高可靠性的措施，降低小流量高扬程离心泵的维修成本，以提高产品的市场竞争力。
提高可靠性：通过冗余设计、改进制造方式、减小零部件的摩擦等措施，提高小流量高扬程离心泵的可靠性，以延长产品的使用寿命。
历经3年多的艰苦努力，宇琦泵业联合攻关团队成功研制出新型尖端专利产品 - 小流量超高扬程超高能效MDAY-G系列离心泵。
MDAY-G系列离心泵与普通卧式多级离心泵、高速泵、皮托管泵性能比较见下表5～表7。
表5：MDAY-G系列离心泵与普通卧式多级离心泵性能比较
表6：MDAY-G系列离心泵与高速泵性能比较
表7：MDAY-G系列离心泵与皮托管泵性能比较
MDAY-G系列离心泵简要结构特点
图1：MDAY-G型多级离心泵剖面图
图2：MDAY-G型多级离心泵外形图
MDAY-G系列泵为卧式、超多级数（最高级数为280级）、双壳体离心泵，符合API 610标准第12版标准 - BB5型泵。由于该泵为细长结构，为了提高泵的整体强度和可靠性，采用高冗余重载设计，承压件（泵壳体，包括中段）、轴承箱、泵轴均为锻件制造。该系列泵适应介质及温度范围广，可用于含固体颗粒、气体、液体混合介质等严苛工况，适用温度范围为-60至270℃，获得了国家发明专利和软件知识产权证书。
该系列泵具有以下突出优点：
1）超高扬程。填补了普通卧式多级离心泵、高速泵和皮托管泵无法达到的小流量超高扬程工况，最高扬程可达4500米。
2）超高效率。比普通卧式多级离心泵、高速泵和皮托管泵效率高出12 % - 800 %。
3）高可靠性。采用高冗余重载设计，且承压件（泵壳体，包括中段）、轴承箱、泵轴均为锻件制造，为泵组长期运行提供了高可靠性。
4）适用范围广。可泵送含固体颗粒、气体、液体混合介质。
5）生命周期成本低。超高效率意味着非常低的运行成本，高可靠性意味着非常低的维护成本。
6）现场安装方便。整体橇装式结构不仅大大简化了泵组的现场安装及对中、大大缩短了项目建设周期，而且由于橇装设备的生产组装在工厂内完成，相对于现场来说组装环境更好，可以充分利用设备制造商的先进生产设备及检测试验设备，大大提高了泵组的安全可靠性。
MDAY-G系列离心泵技术难点/核心技术
该系列泵技术难点/核心技术主要如下：
1）大幅度提高泵能效所采取的主要措施。较小的叶轮直径设计，可以有效减少圆盘摩擦损失，提高机械效率；每个叶轮设计成可以前后浮动的结构，利用后盖板的推力，减小叶轮吸入口的泄漏量，提高容积效率；优秀的水力模型，与计算机辅助设计，减少水力损失，提高水力效率。
2）提高可靠性所采取的主要措施。利用航空发动机叶片原理，采用浮动转子形式，旋转时可以通过液膜浮力，自动调节旋转重心，来保证整个转子位移量。负压区单一机械密封结构，减少一套机封系统和一个动密封泄露点，并节约了采购及维护成本，只需拆卸轴承箱体，便可实现机封的更换。采用航空发动机材质制造，使用寿命长，泵体可安全运行20年以上，可适应气、固、液三相混流介质，使用寿命远高于普通离心泵，并具有超低的振动值。
3）设计制造标准。泵整体结构符合API 610第12版标准；密封腔完全符合美国石油学会API 682第4版《离心泵及回转泵轴封系统》标准要求，适合配置各种机械密封。
4）关键零件材料的选择。泵轴采用CH4169镍基高强度耐热合金，抗拉强度1520 MPa，屈服强度1093 MPa，过流部件采用高硬高耐磨镍合金材料。
5）细长轴的加工制造及跳动的控制。泵轴长度超过6米，采用进口无心磨加工，通过材料与加工工艺的严格控制，确保每根轴的质量。
6）超多级数叶轮的安装与定位。采用一体式导流壳，两个导流壳之间通过控制加工尺寸，满足每个叶轮的装配要求。
7）如何确保超多级数（超长）转子的安全启动？泵轴设计安全余量大，材质强度高。因此传动机构等的损坏降低，延长了设备的使用寿命，同时运行稳定，减少了设备的维护成本。
8）如何确保泵运行过程中动/静零部件不发生摩擦？充分利用Lomakin效应，同时每个叶轮设计成可以前后浮动的结构，利用叶轮与中段端面间隙来调整前后盖板的压差，使叶轮达到平衡状态。
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