液化天然氣輸送用潛液式雙排出磁力驅(qū)動泵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及驅(qū)動泵技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種液化天然氣輸送用潛液式雙排出磁力驅(qū)動泵。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣作為清潔能源越來越受到青睞，很多國家都將液化天然氣(LNG)列為首選燃料，天然氣在能源供應(yīng)中的比例迅速增加。近年來，全球LNG的生產(chǎn)和貿(mào)易日趨活躍，LNG已成為稀缺清潔資源，正在成為世界油氣工業(yè)新的熱點(diǎn)。
[0003]液化天然氣為低溫液體，由于低溫液體的溫度遠(yuǎn)低于環(huán)境溫度，而且通常都處于飽和狀態(tài)。在環(huán)境條件的加熱作用下，將使低溫液體汽化，汽化的數(shù)量與傳遞的熱量成正比。因此，若在低溫液體輸送過程中形成氣液兩相流，則將影響輸送效率，嚴(yán)重時(shí)影響輸送的正常進(jìn)行。
[0004]液化天然氣汽車補(bǔ)充液化天然氣燃料，要求安全可靠、快捷方便，通常的加注時(shí)間在5~8分鐘之內(nèi)。因此，液化天然氣低溫泵是液化天然氣加注站的必備設(shè)備。目前，隨著液化天然氣輸送項(xiàng)目的廣泛應(yīng)用，其輸送所需要的泵也日益增加。
[0005]低溫液體的輸送通常采用壓力輸送法或泵輸送的方法。壓力輸送法需要有增壓的輔助過程，操作時(shí)間長，增壓時(shí)有熱量進(jìn)入系統(tǒng)，不利于低溫介質(zhì)的儲存。泵輸送法是利用機(jī)械功來輸送低溫流體，具有啟動便捷、輸送速度快等優(yōu)點(diǎn)，通過調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速可以調(diào)節(jié)泵的流量。但是，液體在葉輪和葉輪殼體的動靜干涉作用下容易產(chǎn)生振動，會使整個裝置包括液體流動時(shí)候產(chǎn)生振動，這樣容易造成整個裝置毀損。
[0006]低溫泵設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的難度比較高，國內(nèi)發(fā)展相對比較晚。目前的低溫泵產(chǎn)品主要是開式的離心泵和活塞泵，用于空分行業(yè)的液態(tài)氧、氮、氬產(chǎn)品。易燃、易爆類低溫介質(zhì)輸送泵，技術(shù)難度和安全要求更高，尤其是用于液化天然氣汽車加氣的低溫輸送泵。國外雖有這類產(chǎn)品，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴。開發(fā)輸送液化天然氣的泵不僅是當(dāng)前發(fā)展液化天然氣汽車的需要，對我國迅速發(fā)展的液化天然氣工業(yè)，也具有重大意義。
[0007]現(xiàn)有的輸送液化天然氣的泵存在以下不足之處:
[0008](I)目前所用到的大多數(shù)是機(jī)械密封泵，機(jī)械密封在運(yùn)行過程中存在泄漏的可能性，對于液化天然氣這種易燃、易爆介質(zhì)的輸送，存在不安全因素，給輸送帶來安全隱患。
[0009](2)環(huán)境條件的加熱作用或泵運(yùn)行過程中產(chǎn)生的熱量，使低溫液體產(chǎn)生較為嚴(yán)重的汽化。
[0010](3)輸送液化天然氣的泵運(yùn)行過程中的振動影響泵的使用壽命，所產(chǎn)生的噪聲污染工作環(huán)境，影響操作者的身心健康。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0011]本申請人針對上述現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)合理的液化天然氣輸送用潛液式雙排出磁力驅(qū)動泵，從而使其不僅密封性能好，低溫液體不易汽化，振動噪聲低。
[0012]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:
[0013]一種液化天然氣輸送用潛液式雙排出磁力驅(qū)動泵，包括外高真空絕熱容器，所述外高真空絕熱容器的一側(cè)壁上部開有蒸發(fā)氣體排出口，所述外高真空絕熱容器的另一側(cè)壁下部開有液化天然氣注入口，所述外高真空絕熱容器的頂部通過法蘭安裝有外密封蓋；夕卜高真空絕熱容器的內(nèi)部安裝有內(nèi)高真空絕熱容器，所述內(nèi)高真空絕熱容器的頂部通過法蘭安裝有內(nèi)密封蓋；所述外密封蓋中心開有液化天然氣排出口 ；所述外高真空絕熱容器底部內(nèi)壁通過軸向支承固定有葉輪殼體，所述葉輪殼體上通過中心軸安裝葉輪，所述葉輪殼體的兩端分別通過液化天然氣排出管與液化天然氣排出口連接；所述葉輪殼體上部通過緊固件與內(nèi)高真空絕熱容器底部緊固，所述葉輪殼體內(nèi)安裝有連接座，所述連接座中部通過滑動軸承安裝中心軸，所述中心軸伸入至內(nèi)高真空絕熱容器內(nèi)，所述中心軸頂部安裝有內(nèi)磁轉(zhuǎn)子；內(nèi)高真空絕熱容器內(nèi)部設(shè)置有電機(jī)座，所述電機(jī)座上部安裝電機(jī)，所述電機(jī)座下部通過螺栓和軸承座連接，所述軸承座底部與連接座相連，所述電機(jī)的輸出端通過聯(lián)軸器連接傳動軸，所述傳動軸通過軸承固定安裝有外磁轉(zhuǎn)子，所述外磁轉(zhuǎn)子位于內(nèi)磁轉(zhuǎn)子的外圓周面，所述外磁轉(zhuǎn)子與內(nèi)磁轉(zhuǎn)子之間安裝有隔離套，所述隔離套的兩端分別通過緊固件與連接座固接；還包括進(jìn)氣管和排氣管，所述進(jìn)氣管依次穿過外密封蓋和內(nèi)密封蓋至內(nèi)高真空絕熱容器的內(nèi)下部，所述排氣管依次穿過外密封蓋和內(nèi)密封蓋至內(nèi)高真空絕熱容器的內(nèi)上部。
[0014]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):
[0015]所述葉輪殼體采用雙排出結(jié)構(gòu)，包括對稱布置的兩個蝸舌，并在兩個蝸舌的兩端面形成兩個泵出口，兩個蝸舌的方向相差180°，所述泵出口通過法蘭與液化天然氣排出管相連；
[0016]所述隔離套成“幾”字形結(jié)構(gòu)，所述隔離套四周開有與連接座固定的安裝孔，所述隔離套側(cè)壁面的厚度小于頂面的厚度；
[0017]所述外高真空絕熱容器的內(nèi)壁面與內(nèi)高真空絕熱容器的法蘭固接面之間通過徑向支承連接；
[0018]所述外高真空絕熱容器為圓柱形雙層殼體結(jié)構(gòu)，采用耐低溫的奧氏體不銹鋼材料，雙層殼體內(nèi)抽真空；
[0019]所述內(nèi)高真空絕熱容器為圓柱形雙層殼體結(jié)構(gòu)，采用耐低溫的奧氏體不銹鋼材料制造，雙層殼體內(nèi)抽真空；
[0020]所述進(jìn)氣管和排氣管的外壁面均包有高真空絕熱套管；
[0021]所述外高真空絕熱容器和外密封蓋的連接處設(shè)有耐低溫的密封圈；
[0022]所述內(nèi)高真空絕熱容器和內(nèi)密封蓋的連接處設(shè)有耐低溫密封圈；
[0023]所述外密封蓋和內(nèi)密封蓋上均設(shè)有電纜線引出裝置。
[0024]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0025]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊、合理，操作方便，具有良好的密封性能，使用安全可靠，振動噪聲低。
[0026]本實(shí)用新型采用電機(jī)帶動磁力驅(qū)動泵運(yùn)行，電機(jī)等動力系統(tǒng)置于內(nèi)真空絕熱容器中，內(nèi)高真空絕熱容器為圓柱形雙層殼體結(jié)構(gòu)，它和內(nèi)密封蓋采用法蘭連接，連接處設(shè)置有耐低溫的密封圈，用螺釘壓緊密封圈，以保證密封性，這樣的結(jié)構(gòu)避免了由電機(jī)和軸承等散發(fā)的熱量傳遞給液化天然氣，而產(chǎn)生汽化，其熱量通過進(jìn)氣管通風(fēng)，由排氣管排出。
[0027]外高真空絕熱容器為圓柱形雙層殼體結(jié)構(gòu)，它和外密封蓋采用法蘭連接，連接處設(shè)置有耐低溫的密封圈，用螺釘壓緊密封圈，以保證密封性，這樣的結(jié)構(gòu)避免了外界環(huán)境的熱量傳遞給液化天然氣，而產(chǎn)生汽化。在外高真空絕熱容器筒體上，開有液化氣注入口和蒸發(fā)氣體排出口；在外密封蓋中心開有液化天然氣排出口 ；在內(nèi)、外密封蓋上設(shè)有電纜引出裝置，電機(jī)引出的低溫電纜通過引出裝置與外界電源連接。
[0028]外高真空絕熱容器內(nèi)部充有液化天然氣液體，使葉輪殼體和葉輪浸沒在液化天然氣液體中，確保啟動時(shí)葉輪內(nèi)部都是液態(tài)流體。潛液式液化天然氣低溫泵啟動時(shí)，需要先進(jìn)行預(yù)冷和充液。通過液化天然氣注入口，將液化天然氣輸送至外高真空絕熱容器內(nèi)，直至整個葉輪殼體和葉輪浸沒在液化天然氣中，啟動電機(jī)。液化天然氣被高速旋轉(zhuǎn)的葉輪甩出，沿著排出管從液化天然氣排出口排出。蒸發(fā)的天然氣從蒸發(fā)氣體排出口排出。通過變頻控制器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而根據(jù)需要調(diào)節(jié)輸送的流量。
[0029]徑向支承兩端分別將外高真空絕熱容器的內(nèi)壁和內(nèi)高真空絕熱容器的法蘭固接，防止內(nèi)高真空絕熱容器的徑向晃動。軸向支承將葉輪殼體固定在外高真空絕熱容器的底部內(nèi)壁。
[0030]采用雙排出葉輪殼體的結(jié)構(gòu)降低葉輪所受的徑向力。這種葉輪殼體結(jié)構(gòu)對稱布置，具有兩個蝸舌、兩個泵出口，蝸舌的方向相差180°。一般螺旋形葉輪殼體是按設(shè)計(jì)流量設(shè)計(jì)的，液體在葉輪周圍葉輪殼體中的速度和壓力是均勻的、軸對稱的，故作用于葉輪上的合力為零，理論上無徑向力作用。但是，當(dāng)葉輪殼體和葉輪相互協(xié)調(diào)的條件一一設(shè)計(jì)流量，被破壞時(shí)，兩者出現(xiàn)了尖銳的矛盾，從而破壞了壓力沿葉輪軸對稱分布的條件，因而產(chǎn)生了徑向力。產(chǎn)生徑向力的另一個原因是，從葉輪流出液體的動反力對葉輪的作用。葉輪周圍葉輪殼體中的壓力對液體流出葉輪起阻礙作用。由于葉輪殼體的壓力不軸對稱，液體流出葉輪的速度也是不軸對稱的，壓力大的地方流速小，壓力小的地方流速大，方向與葉輪出口絕對速度方向相反，近似與圓周相切，故動反力引起的徑向力的方向大致為壓力引起的徑向力反旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)90°。另外，在運(yùn)轉(zhuǎn)中由于葉輪葉片與蝸舌的動靜干涉，會產(chǎn)生作用于葉輪上交變的徑向力，使軸受到交變應(yīng)力。本實(shí)用新型為了降低葉輪所受的徑向力，采用雙排出對稱結(jié)構(gòu)的葉輪殼體，這樣葉輪殼體內(nèi)的壓力和流出液體的動反力產(chǎn)生的葉輪徑向力，以及蝸舌與葉片間的動靜干涉產(chǎn)生的交變徑向力可以相互抵消，降低了泵運(yùn)行時(shí)的振動。
[0031]為了減小泄漏，米用磁力驅(qū)動栗。內(nèi)磁轉(zhuǎn)子與中;L.、軸固走連接，連接座與中;L.、軸通過滑動軸承連接，內(nèi)磁轉(zhuǎn)子和外磁轉(zhuǎn)子之間設(shè)有隔離套，該隔離套與連接座固定連接，其連接處設(shè)有密封墊。在液化天然氣輸送過程中，隔離套完全把介質(zhì)和內(nèi)磁轉(zhuǎn)子與外界隔離，同時(shí)也將介質(zhì)和內(nèi)磁轉(zhuǎn)子與外磁轉(zhuǎn)子隔離，內(nèi)磁轉(zhuǎn)子和外磁轉(zhuǎn)子之間通過磁性材料的異極相吸、同極相斥的作用，傳遞輸送介質(zhì)的扭矩。隔離套與連接座之間固定連接，兩者沒有相對移動，其連接處設(shè)置密封墊，實(shí)現(xiàn)泵與介質(zhì)之間靜密封，其結(jié)構(gòu)安全可靠，減小出現(xiàn)介質(zhì)泄漏的可能，從而有效減少液化天然氣輸送過程中的不安全因素，提高泵在運(yùn)行中的安全可靠性。同時(shí)，靜密封式的磁力驅(qū)動泵，在液化天然氣輸送項(xiàng)目中，可以有效減小維修頻次，降低維修成本。
[0032]外磁轉(zhuǎn)子具有圓柱形連接部，該連接部的外周連接有軸承，該軸承的軸承座與葉輪殼體固定連接，軸承座與葉輪殼之間、連接座與葉輪殼體之間均設(shè)有密封墊。泵工作時(shí)，隔離套與連接座之間沒有相對運(yùn)動，軸承座與葉輪殼體之間沒有相對運(yùn)動，連接座與葉輪殼體之間也沒有相對運(yùn)動，三者之間的連接均采用靜密封的方式密封，相對于動密封，靜密封的密封性能更好，使用壽命更長，可靠性更高，防泄漏的性能更強(qiáng)。
[0033]本實(shí)用新型還具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0034](I)少汽化。外高真空絕熱容器大大減弱了外環(huán)境條件的加熱作用，內(nèi)高真空絕熱容器大大減弱了內(nèi)環(huán)境條件的加熱作用，運(yùn)行過程中電機(jī)和軸承等產(chǎn)生的熱量由進(jìn)氣管和排氣管帶走，液化天然氣汽化現(xiàn)象得到有效控制。
[0035](2)無泄漏。采用磁力驅(qū)動泵代替機(jī)械密封泵，相對于動密封，靜密封的密封性能更好，泄漏幾乎為零。
[0036](3)低振動。采用雙排出對稱葉輪殼體的結(jié)構(gòu)，大大降低了運(yùn)行過程中葉輪所受到的徑向力，從而減小了泵運(yùn)行時(shí)的振動。
[0037](4)低噪音。內(nèi)、外高真空絕熱容器和密封蓋不僅起到絕熱的作用，而且可以起到屏蔽噪音的作用。
【附圖說明】
[0038]圖1為本實(shí)用新型的主視圖。
[0039]圖2為圖1的側(cè)視圖。
[0040]圖3為圖1中沿A-A截面的全剖視圖。
[0041]圖4為本實(shí)用新型隔離套的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]其中