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  P2K往復(fù)泵、X9往復(fù)泵等的結(jié)構(gòu)原理及性能要點

  發(fā)布時間：2021-11-24

  離心泵在化工企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。然而在石油礦場上常需要在高壓下輸送高黏度、高密度或者高含砂量的液體，而對流量要求不大。在這些條件下離心泵的效率較低，而且極易磨損，必須使用另外一種設(shè)備來代替離心泵工作——往復(fù)泵。P2K往復(fù)泵、X9往復(fù)泵等都是往復(fù)泵的類型。

  一、往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)原理

  往復(fù)泵依靠活塞、柱塞或隔膜在泵缸內(nèi)往復(fù)運動使缸內(nèi)工作容積交替增大和縮小來輸送液體或使之增壓的容積式泵。

  1、往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)

  往復(fù)泵由動力端與液力端組成。動力端包括皮帶輪、傳動軸、齒輪、連桿、十字頭和裝有曲柄(或偏心輪）的主軸等;液力端包括工作缸、活（柱）塞、拉桿和鑄造的閥箱、吸入閥、排出閥，每個閥都有閥座、閥體及可換的膠皮。另外在閥箱的排出部分裝有空氣包和安全閥。

  2、往復(fù)泵的工作原理

  曲柄逆時針旋轉(zhuǎn)（0~180°），活塞自左向右移動，工作缸內(nèi)形成負壓，則貯槽內(nèi)液體經(jīng)吸入閥進入泵缸內(nèi)。曲柄繼續(xù)旋轉(zhuǎn)（180~360°），活塞自右向左移動，缸內(nèi)液體受擠壓，壓力增大，由排出閥排出。活塞往復(fù)一次，各吸入和排出一次液體，曲柄連續(xù)旋轉(zhuǎn)，不斷形成吸入和排出過程。液體源源不斷地排出。活塞由一端移至另一端，稱為一個沖程。

  二、往復(fù)泵的性能要點

  （1）效率高而且高效區(qū)寬。

  （2）泵的壓力取決于管路的特性，理論上能達到很高壓力，壓力變化幾乎不影響流量，因而能提供恒定的流量。

  （3）有良好的自吸性能。往復(fù)泵在活塞擠向缸頭時，比較容易把空氣擠出，可以保持較大真空度。容易吸入流體。自吸能力比離心泵要大些。

  （4）流量和壓力有較大的脈動，但平均流量恒定。采用雙作用泵和多缸泵還可顯著地改善流量的不均勻性。

  （5）速度低，尺寸大，結(jié)構(gòu)較離心泵復(fù)雜，需要有專門的泵閥，制造成本和安裝費用都較高。

  （6）對液體的污染度不是很敏感。可輸送液、氣混合物，特殊設(shè)計的還能輸送泥漿、混凝土等。

  三、往復(fù)泵的分類

  往復(fù)泵按往復(fù)元件不同分為活塞泵、柱塞泵和隔膜泵3種類型。“1_1_9_1往復(fù)活塞泵結(jié)構(gòu)”所示為活塞泵。柱塞泵和隔膜泵的結(jié)構(gòu)及工作原理如下：

  柱塞自左向右移動，工作缸內(nèi)形成負壓，則貯槽內(nèi)液體經(jīng)吸入閥進入泵缸內(nèi)。柱塞自右向左移動，缸內(nèi)液體受擠壓，壓力增大，由排出閥排出。

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  LNG罐內(nèi)泵的壓力控制

  發(fā)布時間：2021-11-15

  LNG罐內(nèi)泵的內(nèi)部壓力控制是最重要的防護措施之一，必須控制在允許的壓力范圍之內(nèi)。罐內(nèi)壓力過高或過低（出現(xiàn)負壓），對罐內(nèi)泵都是潛在的危險。影響罐內(nèi)泵壓力的因素很多，諸如熱量進入引起液體的蒸發(fā)、充注期間液體的快速閃蒸、大氣壓下降或錯誤操作，都可能引起罐內(nèi)壓力上升。另外，如果以非常快的速度從罐內(nèi)泵向外排液或抽氣，有可能使罐內(nèi)形成負壓。

  LNG罐內(nèi)泵內(nèi)壓力的形成主要是液態(tài)天然氣受熱引起蒸發(fā)所致，過多的蒸發(fā)氣體（BOG）會使罐內(nèi)泵內(nèi)的壓力上升。必須有可靠的壓力控制裝置和保護裝置來保障罐內(nèi)泵的安全。使罐內(nèi)的壓力在允許范圍之內(nèi)。在正常操作時，壓力控制裝置將罐內(nèi)泵內(nèi)過多的蒸發(fā)氣體輸送到供氣管網(wǎng)、再液化系統(tǒng)或燃料氣系統(tǒng)。但在蒸發(fā)氣體驟增或外部無法消耗這些蒸發(fā)氣體的意外情況下，壓力安全保護裝置應(yīng)能自動開啟，將蒸發(fā)氣體送到火炬燃燒或放空。因此，LNG罐內(nèi)泵的安全保護裝置必須具備足夠的排放能力。此外，有些罐內(nèi)泵還應(yīng)安裝有真空安全裝置。真空安全裝置能感受罐內(nèi)泵內(nèi)的壓力和當?shù)氐拇髿鈮海軌蚺袛喙迌?nèi)是否出現(xiàn)真空。如果出現(xiàn)真空，安全裝置應(yīng)能及時地向罐內(nèi)泵內(nèi)部補充LNG蒸氣。

  安全保護裝置（安全閥）不僅用于LNG罐內(nèi)泵的防護，在LNG系統(tǒng)中，LNG管路、LNG泵、氣化器等所有有可能產(chǎn)生超壓的地方，都應(yīng)該安裝足夠的安全閥。安全閥的排放能力應(yīng)滿足設(shè)計條件下的排放要求。安全排放裝置所需的排放能力按式（6-1）計算：

  qv＝49.5*Φ／r* （6-1）

  式中qv－相對于空氣的流量（在15.5℃、101.35KPa條件下）（m3／h）；

  Φ－總熱流量（KW）；

  r－儲存液體的氣化潛熱（KJ/Kg）；

  T－氣體在安全閥進口處的熱力學溫度（K）；

  Mr－氣體的分子量。

  為了維修或其他目的，在安全閥和罐內(nèi)泵之間安裝有截止閥，將LNG罐內(nèi)泵和壓力安全閥、真空安全閥等隔開。但截止閥必須處在全開位置，并有鎖定裝置和鉛封。只有在安全閥需要檢修時，截止閥才能關(guān)閉，而且必須由有資質(zhì)的專管人員操作。

  
  

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  論罐內(nèi)泵間歇泉和水錘現(xiàn)象

  發(fā)布時間：2021-11-15

  如果罐內(nèi)泵底部有很長的而且充滿LNG的豎直管路，由于管內(nèi)流體受熱，管內(nèi)的蒸發(fā)氣體可能會定時地產(chǎn)生LNG突然噴發(fā)。產(chǎn)生這種突然噴發(fā)的原因，是由于管路蒸發(fā)的氣體不能及時地上升到液面，溫度不斷升高，氣體的密度減小，當氣體產(chǎn)生浮力足以克服LNG液柱高度產(chǎn)生的壓力時，氣體會突然噴發(fā)。氣體上升時，將管路中的液體也推到罐內(nèi)泵內(nèi)，由于這部分氣體溫度比較高，上升時與液體進行熱交換，液體大量地閃蒸，使罐內(nèi)泵內(nèi)的壓力迅速升高。如果豎直管路的底部又是比較長的水平管路的話，這種現(xiàn)象更為嚴重。在管內(nèi)液體被推到罐內(nèi)泵的過程中，管內(nèi)部分空間被排空，罐內(nèi)泵中的液體迅速補充到管內(nèi)，又重新開始氣泡的積聚，過一段時間以后，再次形成噴發(fā)。這種間歇式的噴發(fā)，稱之為間歇泉現(xiàn)象。罐內(nèi)泵內(nèi)的壓力驟然上升，有可能導(dǎo)致安全閥的開啟。因此，罐內(nèi)泵底部豎直管路比較長時，有可能出現(xiàn)間歇泉。

  以上提及的系統(tǒng)被周期性地減壓和增壓，則該處形成液體不斷地排空和充注。管路中產(chǎn)生的甲烷蒸氣被重新注入的液體冷凝。形成水錘現(xiàn)象，產(chǎn)生很大的瞬間高壓。這種高壓有可能超成管路中的墊圈和閥門損壞。

  
  

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  如何防止LNG在罐內(nèi)泵內(nèi)分層？

  發(fā)布時間：2021-11-15

  由于天然氣組分存在一定的差異，特別是來自不同氣田的天然氣，所以LNG的密度也會有所不同。如果不同密度是LNG儲存在同一罐內(nèi)泵內(nèi)，容易引起液體分層。如何防止呢？

  密度較大的液體積聚在罐內(nèi)泵底部，而密度小的液體處于頂部。底部液體還因受到上面液體重力的作用，壓力高于上部液體，對應(yīng)的蒸發(fā)溫度相應(yīng)提高。相對于該壓力相應(yīng)的蒸發(fā)溫度來說，底部液體的溫度升高。由于溫度的升高，密度將減小，當?shù)撞恳后w密度小于上部液體密度時，分層平衡將被破壞，形成所謂的＂翻騰＂（ROLL OVER）或＂渦旋＂。混合將引起大量蒸發(fā)，使蒸發(fā)率劇增。如排放裝置來不及排出大量的氣體，罐內(nèi)泵將超越設(shè)計的工作壓力，對安全儲存非常不利。

  在對固定的LNG罐內(nèi)泵進行大容量充注時，為了防止罐內(nèi)泵內(nèi)液體分層，首先要求被充注的液體的熱物性與罐內(nèi)泵中原有的液體接近（組成、溫度和密度）。另外，通常要求罐內(nèi)泵的進液系統(tǒng)既有頂部進液管，又有底部進液管。當充注液體與罐內(nèi)泵中原有液體熱物性有差異時，通過不同部位的輸送，使液體均勻，減少液體分層的可能性。其具體方法是：

  a）不同產(chǎn)地、不同氣源的LNG分開儲存，可避免因密度差而引起的LNG分層。

  b）根據(jù)需儲存的LNG與儲槽內(nèi)原有的LNG密度的差異，選擇正確的充注方法，可有效的防止分層，充注方法的選擇一般應(yīng)遵循以下原則：

  i) 密度相近時，一般底部充注。

  ii) 將輕質(zhì)LNG充注到重質(zhì)LNG儲槽中時，宜底部充注。

  iii) 將重質(zhì)LNG充注到輕質(zhì)LNG儲槽中時，宜頂部充注。

  c）使用混合噴嘴和多孔管充注，可使充注的新LNG和原有的LNG充分混合，從而避免分層。

  
  

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