旋壳泵原理与特点

扬程变化
改变转速
换泵
换泵
旋壳泵的理论及高效率的原因


从关死点扬程的回收来看，旋壳泵的Ht=(0.97~0.98)u22/g，而离心泵、高速泵的 Ht=(0.6~0.7) u22/g。 我们通过泵在运行工程中的损失来说明为什么旋壳泵的效率高于高速泵。 离心泵的损失由以下几部分组成 一.机械损失 1. 主要是轴承、密封等部位的摩擦损失。这一点旋壳泵和高速泵、离心泵基本相 同。 2.圆盘磨擦损失。 对壳体不旋转的泵，摩擦损失功率Pm∝n3ra5,而旋壳泵只有集液管很少的表面 积与液体进行摩擦，且这一表面可以抛光成镜面。所以旋壳泵的圆盘磨擦损失要 低得多。 二、容积损失 主要是叶轮密封环的泄漏，多级泵的级间泄漏、平衡盘的泄漏等。这一点，旋 壳泵的损失是很小的。
小流量、高扬程泵的选用
工艺流程中需要大量的特低比转数（流量值相对于扬程值很小） 泵，现在大多采用：

多级泵 高速泵 柱塞泵
这些泵均能满足流程的基本需要，但在可靠性、节能、 维修方便性等方面并不尽如人意。 我们简单分析如下：
多


级 泵



结构复杂，多级叶轮、导叶串联安装， 承受高压零件多，面积大； 两套机械密封，高压端平衡盘、平衡 套磨损后，机械密封承受压力高； 双支撑结构，轴承位于泵的两端，一 旦叶轮腐蚀、磨损或平衡盘、平衡套 磨损，轴承受力大； 流量小时效率较低； 易损件多，备件量大，费用高； 维修麻烦、维修时间长； 流量扬程变化大时，需更换新泵。
更低的运行成本
在小流量情况下、旋壳泵具有比高速泵、多级泵高 得多的效率，节电明显。 旋壳泵轴承、密封寿命长，连续运行周期长。 旋壳泵易损件少，维护费用低。

旋壳泵、高速泵、多级泵易损件比较
旋壳泵
机械密封
高速泵
机械密封
多级泵
机械密封
O型圈
备件名称
垫片 叶轮
齿轮 轴套
垫片 叶轮
轴套 平衡盘
O型圈
1、轴承：SKF、NSK 2、电机 普通高频电机：佳木斯和南阳电机有限公司的高频防爆电机 3、机械密封 四川日机密封有限公司 浙江嘉善城西机械密封件厂 上海博格曼有限公司
旋壳泵型谱
旋壳泵性能参数表
泵型号 HXK200-S1 HXK200-S2 HXK300-S0 HXK300-S1 HXK300-S2 HXk300-S3 HXK300-D1 HXK400-S1 HXK400-S2 HXK400-S3 HXK400-S4 HXK400-D1 流量 Q 3 M /h 0.5~4 1~8 1~5 1~8 2~17 2~22 3~38 3~15 4~28 10~45 10~64 20~110 扬程 m 80~220 80~220 135~420 135~430 135~420 135~420 135~420 300~1900 300~1600 300~1400 300~1200 300~1100 H 最高点效率 % 40 45 40 50 55 58 58 42 51 55 56 58 η 转速 n r/min 2900~4850 2900~4850 2900~4850 2900~4850 2900~4850 2900~4850 2900~4850 2900~6800 2900~6400 2900~6200 2900~5700 2900~5600 汽蚀余量 NPSHr m 0.8~1.2 0.8~1.2 1.3~1.8 1.3~1.8 1.4~3.6 1.6~4.0 1.6~4.3 1.1~2 1.4~3.8 1.6~5 2~6 2~9
更长的轴承寿命



在同等的润滑条件下，轴承的寿命取决于轴承的受力、泵速 度、泵本身产生的污染。 旋壳泵转速低、基本上没有轴向力，没有不平衡径向力，密 封、壳体损坏时介质不可能进入轴承箱。 高速泵轴承的速度高，密封的泄漏（一般有小于每小时3ml 的泄漏，该泄漏为肉眼不可见汽相）进入轴承箱，时间长齿 轮磨损易造成轴承损坏。 多级泵轴承承受较高的轴向力及不平衡径向力。
高 速 泵


承受高压部位面积大； 结构复杂； 效率低； 密封寿命短； 轴承寿命短； 轴承的润滑、冷却系统复杂； 易损件多，维修费用高； 维修困难； 工艺上偏大流量运行时，运行不 稳定。
柱 塞 泵
出口有压力脉动、噪声大、体积大；
采用填料密封，不能适用有毒、易燃、易爆
旋壳泵、高速泵、多级泵的效率比较
性能范围
Q:4m3/h Q:6m3/h Q:10m3/h Q:16m3/h Q:6m3/h Q:10m3/h Q:16m3/h H:120~500m时 H:120~500m时 H:120~500m时 H:120~500m时 H:400~1400m时 H:400~1400m时 H:400~1400m时 H≥160m时 H≥400m时
中国石化集团重大装备国产化办公室于2006年12月9 日组织对我公司高压、高效节能旋壳泵进行了鉴定
鉴定证书
鉴定意见
鉴定委员会名单
旋壳泵使用范围






造纸、纸浆 食品 化工、石油化工 石油精炼 矿山 汽车 钢铁 能源 海水淡化 水注射 电力
中国石化集团清江石化计量隔膜泵改造图片
的介质；如采用隔膜泵虽解决了泄漏问题， 但隔膜片极易破裂且检修频繁。 维修困难，费用高。
旋壳泵——高速泵、多级泵、柱塞泵的替代产品
鉴于目前国内特低比转数泵存在的缺点，江苏 海狮泵业制造有限公司在广泛调研的基础上，历时 6年，经过大量的研究试验，开发了HXK系列高压、 高效节能旋壳泵，并于2006年12月9日通过了中石 化重大装备国产化办公室组织的鉴定。
密封更为可靠



密封的寿命在同等的冷却润滑条件下， 主要取决于摩擦副的PV值（P：机封 承受的压力、V：摩擦副的线速度。） 旋壳泵密封只承受进口压力，转速比 高速泵低得多。 高速泵密封只承受进口压力，转速比 旋壳泵、多级泵高得多。 多级泵需采用两套密封分别对泵的进、 出部位进行密封，转速低，但出口部 位的密封承受比旋壳泵、高速泵高得 多的压力。 旋壳泵的PV值远低于高速泵、多级 泵，密封预期寿命25000小时以上， 高速泵、多级泵的密封预期寿命 8000小时左右。

对于相同流量、扬程的旋壳泵、高速泵、多级泵，在流量低于6m3/h的情况下， 旋壳泵的效率比高速泵高一倍，比多级泵高20%；在流量6m3/h~16m3/h的情况下， 旋壳泵的效率比高速泵高20%以上，和多级泵持平。流量大于25m3/h时，效率与 多级泵持平。 在四川内江天科有二台输送苯、甲苯、二甲苯混合液的泵，流量5m3/h、扬程 460m。分别有我们的旋壳泵、其他企业的多级泵、高速泵参与竞标。配套电机分 别为30kW、55kW、75kW。虽然我们的价格相对高一些，当用户通过运行成本分析。 与其它泵相比，一年可节电20~36万度。光从节约的电费一年就可以收回全部投 资。
旋 壳 泵 概 述
全新的设计理念
全新的结构特点 更高的效率 更高的可靠性 更低的运行成本 更方便的维护
全新的结构特点


机械密封密封进口液体，只 承受进口压力； 整个外部构件的高压段只有 联接头的出液部分和出液管； 介质不可能进入轴承箱体； 结构简单
更高的效率

更高的可靠性
具有比高速泵更低的转速
密封更为可靠 更长的轴承寿命 更平稳的运转性能 更长的整机寿命
比高速泵的转速更低
性能范围
H=140~400m H=300~800m H=800~1600
旋壳泵
2950~4858 2950~4858 4858~6400
高速泵
5800~10900 9100~16900 14300~22700
典型的性能曲线—HXK400S2
由于旋壳泵和离心泵不同，不 可能通过切割叶轮来改变泵的性能 参数，为了提高通用性，我们采用 改变转速的方法来改变泵的性能范 围。
增速方式及优缺点
1、皮带轮增速：功率小于55kW时考虑。 这种方式流量、扬程相对固定，价格较低。如工艺要求调节性能，和离心泵 一样，需调节泵的出口阀门。 2、变频器及普通电机：转速小于3500 r/min 变频器及高频电机：转速大于3300r/min 这种方式性能调节方便，特别是在工艺设计时为了保证调节阀的可调节性， 泵的扬程一般都留有20%的调节余量。运行时通过变频调节，可以稳定在需要的 工况点运行，节约能源。缺点是价格较高。 3、增速箱：功率大于55kW。 这种方式流量、扬程相对固定，价格相对较低。如工艺要求调节性能，和离 心泵一样，需调节泵的出口阀门。
旋壳泵
40% 42~48% 50~60%
高速泵
17~24% 24~30% 35~40%
多级泵
31~33% 36~45% 40~50%
60%
37~40% 46~50%
43~47%
20~24% 28~33%
55%
48~50%
≥52% ≥55%
36~41%
≥52% ≥55%
Q:25~40m3/h Q:40-110m3/h
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更平稳的运行特性



旋壳泵、多级泵的扬程特性从大 流量到关死点为连续上升的曲线。 在管道特性发生变化时，运行都 稳定。 高速泵的特性曲线为一个窗口， 在泵的喉部流速等于叶轮外周液 体的旋转速度时，扬程从正常扬 程立即降到零。在流量偏大时， 运行不稳定。 多级泵在更换转子部件后，由于 很多用户不具备做动平衡的条件， 泵易产生振动。
旋壳泵的典型安装配置图
旋壳泵在低汽蚀余量情况下的应用
受泵进口段结构尺寸限制， 流量＞50 m3/h以后，NPSHr达 到7 m以上，＞100 m3/h以后， NPSHr达到10~30 m。
在皮托管泵的进口串联一台流 量相同的离心式增压泵，使皮托 管泵的进口压力增大，即提高 NPSHa≥（NPSHr+1m），泵就 不汽蚀了。
一种全新概念、全新结构、高压力、高效节能、 高可靠性的泵类产品
旋
壳
泵
江苏海狮泵业制造有限公司
离心泵的工作原理

离心泵的工作原理是， 液体经过叶轮时动量矩 增大，再通过涡壳或导 叶将部分动能转换成压 力能。
旋壳泵的原理





输送的液体通过联接头的进液部 分进入转鼓外盖的叶片部分。 液体随叶片高速旋转获得动能， 沿轴向进入转子内腔。 液体与转子作同步高速旋转。 液体沿切向进入集液管并进行能 量转换，将转子内液体的势能、 动能转换压力能。 液体通过出液管流入工艺管线。
旋壳泵的结构图
源自文库子部件
定子部件
密封部件
轴承座部件
化工、石油化工企业对泵的要求
一、基本要求 必须满足流量、扬程、压力、温度、汽蚀余量等工艺参数的 要求； 必须满足介质特性的要求； 必须满足现场的安装要求。 二、使用要求 高可靠性：运行安全、连续运行时间长； 高效率，运行成本低； 结构简单，易损件少，维修方便； 性能调节方便，适应于工艺调整的需要。
旋壳泵的理论及高效率的原因 （二）


水力损失 泵水力损失发生在整个泵从进口到出口过流部件的水力损失， 它由沿程损失、边界层分离、弯道中的流动和二次流等组成。 旋壳泵的主要损失产生于集液管中的水力损失。 综上所述，旋壳泵高的速度头与压力头的转换、低的摩擦损 失，是旋壳泵在中等速度下产生高扬程并具有高效率的原因。
易损件 维修 少 简单 多 复杂
密封环
多 很复杂
旋壳泵、高速泵、多级泵的通用性比较
旋壳泵
结构 3个轴承架、12个 集液管可覆盖 0.5~110m3/h、 80~1900m的性能 范围 只需换集液管
高速泵
多级泵
流量变化
不同的转速需 不同的流量需 不同的齿轮箱，不同的叶轮、 规格多。 导叶。不同的 扬程需不同数 量的叶轮。 换泵 换泵
旋壳泵的制造材料
1、集液管 ： 高强度高硬度的沉淀硬化型不锈钢 17-4PH 316L(转速相对较低时)、哈氏C-276 2、转鼓、联接头、出液管等过流部件：CS、304、304L、 316、316L、CD4MCu、CA-6NM 3、轴承架：CS 4、轴：ANSI4140 （42CrMo）
主要的分供方