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  P2K往复泵、X9往复泵等的结构原理及性能要点

  发布时间：2021-11-24

  离心泵在化工企业中得到广泛应用。然而在石油矿场上常需要在高压下输送高黏度、高密度或者高含砂量的液体，而对流量要求不大。在这些条件下离心泵的效率较低，而且极易磨损，必须使用另外一种设备来代替离心泵工作——往复泵。P2K往复泵、X9往复泵等都是往复泵的类型。

  一、往复泵的结构原理

  往复泵依靠活塞、柱塞或隔膜在泵缸内往复运动使缸内工作容积交替增大和缩小来输送液体或使之增压的容积式泵。

  1、往复泵的结构

  往复泵由动力端与液力端组成。动力端包括皮带轮、传动轴、齿轮、连杆、十字头和装有曲柄(或偏心轮）的主轴等;液力端包括工作缸、活（柱）塞、拉杆和铸造的阀箱、吸入阀、排出阀，每个阀都有阀座、阀体及可换的胶皮。另外在阀箱的排出部分装有空气包和安全阀。

  2、往复泵的工作原理

  曲柄逆时针旋转（0~180°），活塞自左向右移动，工作缸内形成负压，则贮槽内液体经吸入阀进入泵缸内。曲柄继续旋转（180~360°），活塞自右向左移动，缸内液体受挤压，压力增大，由排出阀排出。活塞往复一次，各吸入和排出一次液体，曲柄连续旋转，不断形成吸入和排出过程。液体源源不断地排出。活塞由一端移至另一端，称为一个冲程。

  二、往复泵的性能要点

  （1）效率高而且高效区宽。

  （2）泵的压力取决于管路的特性，理论上能达到很高压力，压力变化几乎不影响流量，因而能提供恒定的流量。

  （3）有良好的自吸性能。往复泵在活塞挤向缸头时，比较容易把空气挤出，可以保持较大真空度。容易吸入流体。自吸能力比离心泵要大些。

  （4）流量和压力有较大的脉动，但平均流量恒定。采用双作用泵和多缸泵还可显著地改善流量的不均匀性。

  （5）速度低，尺寸大，结构较离心泵复杂，需要有专门的泵阀，制造成本和安装费用都较高。

  （6）对液体的污染度不是很敏感。可输送液、气混合物，特殊设计的还能输送泥浆、混凝土等。

  三、往复泵的分类

  往复泵按往复元件不同分为活塞泵、柱塞泵和隔膜泵3种类型。“1_1_9_1往复活塞泵结构”所示为活塞泵。柱塞泵和隔膜泵的结构及工作原理如下：

  柱塞自左向右移动，工作缸内形成负压，则贮槽内液体经吸入阀进入泵缸内。柱塞自右向左移动，缸内液体受挤压，压力增大，由排出阀排出。

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  LNG罐内泵的压力控制

  发布时间：2021-11-15

  LNG罐内泵的内部压力控制是最重要的防护措施之一，必须控制在允许的压力范围之内。罐内压力过高或过低（出现负压），对罐内泵都是潜在的危险。影响罐内泵压力的因素很多，诸如热量进入引起液体的蒸发、充注期间液体的快速闪蒸、大气压下降或错误操作，都可能引起罐内压力上升。另外，如果以非常快的速度从罐内泵向外排液或抽气，有可能使罐内形成负压。

  LNG罐内泵内压力的形成主要是液态天然气受热引起蒸发所致，过多的蒸发气体（BOG）会使罐内泵内的压力上升。必须有可靠的压力控制装置和保护装置来保障罐内泵的安全。使罐内的压力在允许范围之内。在正常操作时，压力控制装置将罐内泵内过多的蒸发气体输送到供气管网、再液化系统或燃料气系统。但在蒸发气体骤增或外部无法消耗这些蒸发气体的意外情况下，压力安全保护装置应能自动开启，将蒸发气体送到火炬燃烧或放空。因此，LNG罐内泵的安全保护装置必须具备足够的排放能力。此外，有些罐内泵还应安装有真空安全装置。真空安全装置能感受罐内泵内的压力和当地的大气压，能够判断罐内是否出现真空。如果出现真空，安全装置应能及时地向罐内泵内部补充LNG蒸气。

  安全保护装置（安全阀）不仅用于LNG罐内泵的防护，在LNG系统中，LNG管路、LNG泵、气化器等所有有可能产生超压的地方，都应该安装足够的安全阀。安全阀的排放能力应满足设计条件下的排放要求。安全排放装置所需的排放能力按式（6-1）计算：

  qv＝49.5*Φ／r* （6-1）

  式中qv－相对于空气的流量（在15.5℃、101.35KPa条件下）（m3／h）；

  Φ－总热流量（KW）；

  r－储存液体的气化潜热（KJ/Kg）；

  T－气体在安全阀进口处的热力学温度（K）；

  Mr－气体的分子量。

  为了维修或其他目的，在安全阀和罐内泵之间安装有截止阀，将LNG罐内泵和压力安全阀、真空安全阀等隔开。但截止阀必须处在全开位置，并有锁定装置和铅封。只有在安全阀需要检修时，截止阀才能关闭，而且必须由有资质的专管人员操作。

  
  

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  论罐内泵间歇泉和水锤现象

  发布时间：2021-11-15

  如果罐内泵底部有很长的而且充满LNG的竖直管路，由于管内流体受热，管内的蒸发气体可能会定时地产生LNG突然喷发。产生这种突然喷发的原因，是由于管路蒸发的气体不能及时地上升到液面，温度不断升高，气体的密度减小，当气体产生浮力足以克服LNG液柱高度产生的压力时，气体会突然喷发。气体上升时，将管路中的液体也推到罐内泵内，由于这部分气体温度比较高，上升时与液体进行热交换，液体大量地闪蒸，使罐内泵内的压力迅速升高。如果竖直管路的底部又是比较长的水平管路的话，这种现象更为严重。在管内液体被推到罐内泵的过程中，管内部分空间被排空，罐内泵中的液体迅速补充到管内，又重新开始气泡的积聚，过一段时间以后，再次形成喷发。这种间歇式的喷发，称之为间歇泉现象。罐内泵内的压力骤然上升，有可能导致安全阀的开启。因此，罐内泵底部竖直管路比较长时，有可能出现间歇泉。

  以上提及的系统被周期性地减压和增压，则该处形成液体不断地排空和充注。管路中产生的甲烷蒸气被重新注入的液体冷凝。形成水锤现象，产生很大的瞬间高压。这种高压有可能超成管路中的垫圈和阀门损坏。

  
  

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  如何防止LNG在罐内泵内分层？

  发布时间：2021-11-15

  由于天然气组分存在一定的差异，特别是来自不同气田的天然气，所以LNG的密度也会有所不同。如果不同密度是LNG储存在同一罐内泵内，容易引起液体分层。如何防止呢？

  密度较大的液体积聚在罐内泵底部，而密度小的液体处于顶部。底部液体还因受到上面液体重力的作用，压力高于上部液体，对应的蒸发温度相应提高。相对于该压力相应的蒸发温度来说，底部液体的温度升高。由于温度的升高，密度将减小，当底部液体密度小于上部液体密度时，分层平衡将被破坏，形成所谓的＂翻腾＂（ROLL OVER）或＂涡旋＂。混合将引起大量蒸发，使蒸发率剧增。如排放装置来不及排出大量的气体，罐内泵将超越设计的工作压力，对安全储存非常不利。

  在对固定的LNG罐内泵进行大容量充注时，为了防止罐内泵内液体分层，首先要求被充注的液体的热物性与罐内泵中原有的液体接近（组成、温度和密度）。另外，通常要求罐内泵的进液系统既有顶部进液管，又有底部进液管。当充注液体与罐内泵中原有液体热物性有差异时，通过不同部位的输送，使液体均匀，减少液体分层的可能性。其具体方法是：

  a）不同产地、不同气源的LNG分开储存，可避免因密度差而引起的LNG分层。

  b）根据需储存的LNG与储槽内原有的LNG密度的差异，选择正确的充注方法，可有效的防止分层，充注方法的选择一般应遵循以下原则：

  i) 密度相近时，一般底部充注。

  ii) 将轻质LNG充注到重质LNG储槽中时，宜底部充注。

  iii) 将重质LNG充注到轻质LNG储槽中时，宜顶部充注。

  c）使用混合喷嘴和多孔管充注，可使充注的新LNG和原有的LNG充分混合，从而避免分层。

  
  

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