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水泵増压单元的仿真阐述

电机、螺旋轴流式多相泵和缓冲罐的一体化设计,结构紧凑,方便海底安装和检修等工作。

(1)螺旋轴流式混输泵立式安装,螺旋轴流式多相混输泵的泵轴属于细长轴,而且工作过程主要产生轴向力,采用立式安装能够有效减少轴的径向力,作用在轴上的力较简单,增加轴的使用寿命和工作稳定性。

(2)电机密封在圆柱形外壳上部空间,整个空间充满冷却润滑油进行冷却。大功率电机产生大量的热,常规的电机冷却方式在海底环境已经不适用,腔室内的冷却润滑油,经过外循环进行热交换,达到电机冷却目的。

(3)外接的螺旋型冷却管,安装在混输泵所在的下外壳部位,冷却循环管线散热对外壳具有加热保温作用,可以降低外壳内壁石蜡的析出和原油的粘附,同时也可以提高多相流的混合效果和流通性,改善东莞南方水泵入口的气液两相流流态的稳定和互容性,增强泵的混输能力。

(4)冷却润滑系统动力由泵轴末端加装的叶轮提供。电机通过联轴器传递功率,此设计通过在泵轴的末端加装离心式叶片,利用泵轴的旋转对冷却润滑液进行做功,为冷却润滑油的外循环提供动力。

 

增压单元作为螺旋轴流式混输泵的核心部件,其安装方式决定整个泵的结构、增压单元的运行方式和泵的工作效率等。螺旋轴流式混输泵是通过多级增压单元在轴上串联安装,对流体进行多级增压来实现远距离混输的目的。增压单元轴向结构布置主要有两种方式:一种是叶轮导轮全压紧的布置方式;一种是叶轮浮动、导轮压紧的布置方式。

 

叶轮导轮全压紧式布置是叶轮导轮串在轴向上分别压紧的方式,其结构特点为:叶轮串在泵轴上通过轴肩和另一端的压紧螺母进行压紧,叶轮与泵轴通过键进行周向固定,实现扭矩的传递,从而把机械能转变成液体能;首级导轮与末级导轮通过泵头与泵座施加压力,从而使得多级导轮在轴向上达到压紧的效果,导轮是静止不随着叶轮旋转。

 

每级叶轮都在上下两级导轮形成的腔室内旋转,南方水泵叶轮进出口端面均不与导轮接触,不会产生摩擦阻力和摩擦损失,提高了泵效和叶轮导轮的使用寿命。叶轮串和导轮串虽然是相对独立的,但是要实现各级叶轮在上下两级导轮腔室内的独立旋转,且保证不与上下两级导轮接触,所以叶轮串和导轮串对轴向尺寸、调整套长度和加工精度要求较高。

叶轮浮动、导轮压紧式布置是导轮串在轴向上压紧,叶轮在两级导轮行成的腔室内上下浮动,两级叶轮不相互接触的方式。其结构特点为:叶轮是独立的个体,每级叶轮在上下两级导轮腔室内上下浮动,各级叶轮都是通过键传递扭矩,实现叶轮同步旋转。导轮串通过泵头、泵座和泵筒在轴向上定位压紧。叶轮吸入口端面和上一级导轮排出口端面上设计安装摩擦环所用的凹槽,叶轮出口端面和下一级导轮入口端面同样设计安装摩擦环所用的凹槽,通过选用合适的配合方式使每对摩擦环固定叶轮导轮上。当叶轮工作时由于轴向力的作用,使叶轮被压到上级导轮,二者通过摩擦环接触,叶轮上的轴向力通过摩擦环直接传递给上一级导轮,导轮是通过泵头、泵座和泵筒压紧,所以轴向力传递到广东南方水泵泵筒上。浮动式结构会产生较大的摩擦阻力和机械损失,摩擦环属于极易磨损破坏的零部件,摩擦环材料、强度和使用寿命等将直接影响螺旋轴流式混输泵的正常使用。