江苏海珐机械制造有限公司

OH2高温、高压泵的技术设计方案

1、主要设计原则

我司本次设计将重点考虑以下几个方面：

1. 保证泵体、泵盖及承压件在16MPa高压工况下具有足够安全裕量；

2. 控制高温介质对泵体、泵盖、机械密封、轴承箱及转子系统的影响；

3. 降低密封端面发热及除盐水局部汽化风险；

4. 采用低转速结构，提高泵组运行平稳性；

5. 有效控制轴向力，降低轴承负荷和转子窜动风险；

6. 满足长期连续运行及现场维护便利性要求。

2、泵型及转速设计

针对本工况，我司建议采用低转速高温高压泵型，泵转速按1450r/min进行选型设计。

低转速泵相较于高速泵，叶轮圆周速度较低，运行更加平稳，可有效降低汽蚀风险、振动水平、轴承负荷及机械密封端面热负荷。对于330℃、16MPa高温高压除盐水工况，低转速设计更有利于泵组长期连续运行，也利于延长轴承、机械密封、联轴器及转子部件的使用寿命。

因此，本项目不建议采用高速小型化泵型，而建议采用1450r/min低转速高可靠性设计方案。

3、承压件设计

本项目工况压力最高达到16MPa，为保证设备运行安全，我司建议泵体、泵盖、密封腔、进出口法兰等主要承压件按不低于25MPa压力等级进行设计、选材和强度校核。

泵体及泵盖采用高强度承压铸件加工制造，承压部位在结构上预留足够壁厚和安全裕量。泵体与泵盖连接部位采用高强度高压螺栓连接，确保在高温、高压及温度波动条件下连接可靠，避免因热膨胀、压力波动或螺栓预紧力不足造成泄漏风险。

承压件制造完成后，我司可根据技术协议要求进行水压试验、无损检测、材质证明及相关质量文件提交。

4、机械密封设计

本工况介质温度高、压力高，普通单端面机械密封或普通金属波纹管机械密封存在密封端面发热、介质汽化、密封失效等风险。

针对该问题，我司建议采用双端面高压机械密封，并配置PLAN 54外部加压循环系统。

PLAN 54系统通过外部加压循环液对机械密封端面进行冷却、润滑和带热，可保持密封端面处于稳定运行状态，降低高温除盐水在密封腔内局部汽化的风险。同时，双端面密封结构可提高密封安全性，即使内侧密封端面出现异常，也可通过外侧密封及辅助系统提供进一步保护。

机械密封建议采用高压平衡型集装式结构，密封端面、弹性元件及辅助密封材料应根据330℃、16MPa工况进行专项选型，并由机械密封厂家提供相应压力、温度适用范围及材质证明。

5、冷却系统设计

为降低高温介质对泵组关键部位的影响，我司建议对以下部位配置外部冷却水：

1. 泵体冷却；

2. 泵盖冷却；

3. 机械密封腔冷却；

4. 轴承箱冷却。

通过外部冷却水对泵体、泵盖、密封腔及轴承箱进行温度控制，可有效改善机械密封和轴承运行环境，降低密封端面温升和轴承温升，提高泵组连续运行可靠性。

冷却水接口、流量及压力要求可根据最终泵型结构及现场条件进一步确定。

6、轴向力控制设计

高温高压泵在运行过程中容易产生较大的轴向力，如控制不当，可能导致轴承负荷增加、转子窜动、机械密封端面受力异常等问题。

针对该问题，我司将在设计中采取轴向力控制措施，包括：

1. 优化叶轮水力结构；

2. 根据泵型配置平衡孔、平衡装置或其他轴向力平衡结构；

3. 合理设计转子支撑结构；

4. 选用适合高温工况的轴承配置；

5. 对转子进行动平衡控制；

6. 控制泵轴挠度及密封腔处跳动值。

通过以上措施，可有效降低轴承负荷和转子窜动风险，保证机械密封端面受力稳定，提高泵组整体运行可靠性。

7、主要材质建议

根据目前工况条件，我司初步建议主要材质如下：

1. 泵体、泵盖：采用适合高温高压工况的承压铸钢316L材料；

2. 叶轮、导叶：采用1Cr13或高于此等级的316L材料，对应美标ASTM 420不锈钢；

3. 泵轴：采用高强度耐高温轴材；

4. 机械密封：高压平衡型双端面集装式机械密封；

5. 连接螺栓：采用高强度高压螺栓；

6. 联轴器：采用膜片式联轴器；

7. 底座：整体式高刚性底座。

最终材质可根据贵方对标准、腐蚀裕量、无损检测及材质证书的要求进一步确认。

8、运行可靠性设计

本项目泵组按连续运行工况进行设计。为提高整机运行可靠性，我司将从以下方面进行控制：

1. 采用1450r/min低转速设计，降低振动和汽蚀风险；

2. 配置PLAN 54双端面机械密封系统，提高密封安全性；

3. 对泵体、泵盖、密封腔及轴承箱设置冷却结构；

4. 承压件按高于实际工况压力的等级进行设计和校核；

5. 采用高强度螺栓及可靠的法兰连接结构；

6. 对轴向力进行专项控制；

7. 对转子进行动平衡试验；

8. 对关键零部件提供材质证明和质量检验文件。

9、方案总结

综上所述，针对贵方330℃、16MPa高温高压除盐水工况，我司建议采用低转速1450r/min高温高压泵设计方案。该方案以承压安全、密封可靠、冷却充分、运行平稳和轴向力可控为核心设计思路。

通过采用双端面高压机械密封PLAN 54、外部冷却水系统、25MPa等级承压件设计、高强度高压螺栓、低转速泵型及轴向力控制措施，可有效降低高温高压除盐水工况下可能出现的密封失效、介质汽化、振动、轴承过载及承压件安全风险，保证泵组长期连续稳定运行。

最终设计参数、材质配置、冷却水接口、机械密封方案及试验要求，可在双方技术交流后根据最终技术协议进一步确认。