大型循环水泵进水水力条件的优化设计

工艺优化石油化工设计Petrochemical Design2005.22(1) 29- 31大型循环水泵进水水力条件的优化设计翟海珊(中国石化工程建设公司,北京，100101)摘要:论述了改善大型水泵进水水力条件的方法,并用水力模型进行验证。关键词:循环水场;泵;旋涡;导流花墙;水力模型循环水是工业企业里公用工程中的重要组成必需至少满足ANSI//HI9.8及BHRA的规范,在设部分。随着企业规模不断扩大,循环水的用量不定时多半为较理想或是较一般性之状态。 国内一断上升,对吸水池取水的水力条件要求日益严格，般做法是按最小5min(分钟)的泵吸水量设计吸水以往仅凭经验的设计方法已不能满足工程要求。池容 积。如按此设计,单泵泵坑的最小容积就是因此必须对吸水池进行优化设计以改善水泵人水18000(m3/h) x 5/60= 1500mm';如按15. 5mx 3.9m条件。下面是以国内某大型石化项目中循环水场的平面尺寸布置，泵坑有效深度最小要做到24.8m设计为例进行论述。才能使泵达到正常工作要求。增加吸水池平面占地已没有可能，而加大泵坑深度不但会增加土建1设计条件投资,而且由于立式泵的制造要求极高,因此在现目前正在建设中的某大型石化项目选用的是有条件下必须通过改善进水渠道和吸水池设计，立式混流泵,扬程50m,流量18000m2/h, 是目前石优化水力条件来实现。通常采用卧式泵的型式且化领域中最大的型式。泵进水系统由冷却塔、平布置在泵房内。在本项目中,因采用了立式泵取衡渠和吸水池构成。水,吸水池的占地被大大地缩小了,但不良的水力此项目循环水场布置见图1。条件会影响泵的性能,如产生液下旋涡，泵人口处涡流,泵喉部不均匀的轴向流速,都会导致泵的振冷 却塔水池动、气蚀、叶轮和轴承的不均匀负荷。涡流是由多种原因产生的。因此需根据有可平衡渠能产生不利的水力条件进行分析,避免其发生。泵引水渠立式泵中中业收稿日期:004-03- 30。修改稿收到日期:2005 -01- 15。作者简介:翟海珊(1971-),男,北京人。1994 年毕业于北京.工业大学给排水专业。给排水专业工程师。曾参与设计燕化-厂图1泵吸水池平 面布置一般大型抽水设施，为了维持- -定的抽水效循环水场改建,燕化橡胶厂新建循环水场，齐鲁乙烯改造，南海率以及保护泵各机件正常运转.则其吸水池设计PMC等项目。●30.石油化工设计第22卷2水力条件分析减小垂直涡流贡献很小，而且增加了土建投资,并由图1可见水流具有自由表面且有数个断面不可取。形状不同的棱柱形明槽之间的过渡段,是典型的(3)吸水池进口处设导流花墙可有效改变水非棱柱型明槽非均匀流。因此液体质点做变速运力条件,且水力损失几乎可以忽略不计。见图2。动,在各段属于恒定明渠非均匀渐变流,在各段交接处会产生恒定明渠流流态转换时的局部水力现象。(1)在泵引水渠与冷却塔平衡渠交接处由于一-王3:渠道底部高程变化(高差为3.5m),泵人口处易产导流花墙“平衡渠 A生倒流现象。泵引水渠(2)由于吸水泵坑尺寸所限[泵5min(分钟)流正司乌型号1400.3600 二工量达1500m2),泵吸水喇叭口处产生液上和液下旋涡。图2泵吸水池剂面图(3)在泵引水渠与冷却塔平衡渠交接处渠道4水力试验底部高程变化产生大的涡流。(4)在泵引水渠与冷却塔平衡渠交接处渠道在水力学中一般均建议当单- -泵之设计抽水量超过2.5x 10-*m2/s时,即应进行水力模型试底部高程变化产生斜流。验，以验证或做为修正设计之参考。穴蚀与振动是缩短抽水泵寿命与降低抽水效率之主要因素，3水力 条件的优化针对如上可能发生的情况,水力条件可做下造成穴蚀与振动之因素包括:自由表面涡流、水下涡流、吸人口附近流场之不均匀与不稳定以及钟面优化:形吸人口产生分离现象等;而进行水力模型试验渠底标高的突然降低,会产生垂方向的旋涡,旋涡之主要目的即是透过比例足够大之模型预先了解会消耗水流能量,因此在台阶处加设幕墙可减少吸水池的流况,同时测试必要的导流与分流装置。旋涡。幕墙设置与否效果差别非常显著。但幕墙根据水力条件的分析,我们做了水力模型进要设置在正确的位置并有合适的角度。如果垂直行验证。假定模型几何比例为1:8,则根据相似定设置水流会倾斜流人泵吸水口,在两处产生表面律:Q,=L25.旋涡直至泵吸入口,并夹带气泡。旋涡出现在幕墙的两个前角,幕墙后会出现大的垂直方向的旋式中,L,一模型几何 比例数;Q,一流量比。涡,液面比不设幕墙还要稳定。如果幕墙在台阶处倾斜设置，并不能消除垂本工程循环水单泵设计流量为18000m3/h, 则直方向的旋流,并且由于幕墙前水流速高,液面波比例模型中水量Q = 18000/82./3600m2/s动剧烈。(2)在泵引水渠与冷却塔平衡渠交接处由于代人求取雷诺数Re的费雷德相似定律,流态转换,容易产生大的涡流,将台阶变为斜坡，①雷诺数u.D___ 40可减小涡流,但效果很不明显,而且在斜板上端有Re =π.D.∪第22卷翟海珊.大型循环水泵进水水力条件的优化设计●31.4x 18000/82-5/3600定性非常有效。0.620m的间距对于分配水流效果0.233x1.14x 10°x3. 14没有0.488m的间距效果明显。=1.32x 10(2)在泵引水渠与冷却塔平衡渠交接处由于式中,u一-吸水喇叭口平均轴向流速/m's" ;流态转换,容易产生大的涡流,将台阶变为斜坡,D一- -吸水喇叭口直径/m;可减少涡流,但效果很不明显;而且在斜板上端有V---水运动粘度/m2.s-'。分流现象,斜板下端有部分回流现象。此方法对②韦伯数减少垂直涡流贡献很小，而且增加了土建投资,并we=u.D1602不可取。(σ/p)" π2.D3.(σ/ρ)16x (1800082-5/3600)23. 142 x0.233(0.0735/1000)5结论=1.33x 10对大型泵进行水力条件分析是非常必要的，式中,o一水 表面张力/N.m-';有时需要做水力模型校核并改进水力条件,防止ρ-_水密度/kg'm-3。泵出现反转或其他危险的运行工况。对于大型循因此采用1:8 的比例可以满足项目设计要环水系统尤为必要。求。通过水力模型试验我们发现:(1)在泵池入口设置导流花墙能在很大程度(1)在吸水池进口处设导流花墙可有效地改上改善进水分配，使水流更稳定。变水力条件,而且水力损失几乎可以忽略不计。(2)在泵池设置倾斜的幕墙效果非常明显。导流花墙有0.488m和0.650m两种间距。其中如果取消幕墙会产生水泵无法接受的水力条件。0.488m间距对于均匀分配进水,减少水流的不稳●石化在裁.辽宁合成乙酸异丙酯技术开发成功乙酸异丙酯是--种重要的精细化学品。它是合成树脂、表面涂料的原料，也可用于织物、塑料、石油工业、造纸工业中的没渍剂、润滑剂等,并广泛用作溶剂、脱水剂及药物提取剂。目前工业上普遍采用的方法是以乙酸和异丙醇为原料,浓硫酸为催化剂直接催化酯化制得乙酸异丙酯，该法存在设备腐蚀、副反应多、产物分离复杂及环境污染等问题。20世纪70年代以来,随着石油化学工业的发展,丙烯资源越来越丰富，因此,由乙酸和丙烯酯化合成乙酸异丙酯的新途径备受关注。这不但大幅度降低了生产成本,还克服了传统工艺存在的一些问题。辽宁石油化工大学石化学院材料系,以丙烯和乙酸为原料,自制的磷铝杂原子固体酸作催化剂催化合成了乙酸异丙酯,考察了反应温度、反应压力、反应空速(LHSV)及催化剂用量对酯化反应的影响,同时考察了固体酸催化剂的重复使用性。确定了最佳合成条件:反应压力1.5MPa,反应温度160C ,反应空速2.0h-1,催化剂用量2.0g。在此条件下,酯化率可达91.5%,乙酸异丙酯选择性达99.0%,且催化剂的重复使用性良好。2004- 12- 28《中国化工在线》ABB Lummus将和SEI一起参与管理福建炼化-体化项目由福建炼油化工有限公司、埃克森美孚中国石油化工有限公司、阿美海外公司投资建设的福建炼油化工一-体化项目位于福建省泉州市泉港,是一座世界级综合炼油及化工一-体化装置厂,总投资达数十亿美元，现正处于前期规划和发展阶段,工程包括对福建省现有一-座炼油厂进行扩建以及新建一座石化厂, 整个工程预计于2008年年底竣工。12月21日,北京有关方面传出信息:ABBlummus公司与中国石化工程建设公司B前在京共同签订福建炼化一体化项目管理合同,双方的项目管理服务将保证福建炼化-体化项目的顺利实施。2004-12-27《中国化工在线》