LNG泵的结构特点

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1、万方数据第28卷第2期天然气工业潜液式LNG泵的结构特点及其应用优势梁骞厉彦忠谭宏博李欢(西安交通大学制冷与低温工程研究所)梁骞等．潜液式I。NG泵的结构特点及其应用优势．天然气工业，2008，28(2)：123—125．摘要随着全球LNG工业的迅速发展，I。NG接收终端及气化系统的需求量日益增加，安装在密封容器内的潜液式I。NG泵得到越来越多的应用。通过详细介绍潜液式LNG泵独特的结构特点．指出其具有普通泵无可替代的应用优势；对潜液式LNG泵广阔的应用范围作了介绍，分析了国产潜液式LNG泵研制中需要解决的关键问题，并对其可行性进行了预

2、测。主题词LNG输送潜液泵结构特性应用20世纪60年代潜液式电动泵首次出现在液化天然气(LNG)领域[1]。从那时起，潜液式LNG泵便开始用于LNG工业中。随着材料科学、密封技术、控制和保护技术的发展以及冷、热加工工艺水平的提高，潜液式LNG泵得到了越来越广泛的应用。目前，国外的很多企业和公司都致力于潜液式LNG泵的研发和制造，美国J．C．Carter公司，法国Cryostar公司、日本的Ebara、Nikkiso、Shinko等公司都相继推出自己的产品，使得潜液式LNG泵的形式更加多样化，大大开拓了其应用领域。一、潜液式LNG泵的结构

3、及特点典型的潜液式LNG泵的结构如图1所示，一般包括电动机、主轴、轴承、叶轮、导流器等，部分产品还装有推力自平衡机构。圈l典型潜液式LNG泵的结构图1．电动机与电缆潜液式LNG泵与传统泵不同，其动力电缆需要特殊设计并采用可靠的材料，使其耐低温，不易老化变形，柔韧性好，且还要求具有良好的绝缘性，在一200℃条件下仍保持弹性。电缆采用聚酯带与聚乙烯复合纸作为绝缘层[2]，其结构如图2所示。图2低温电缆内部结构图由于电动机浸没在LNG中，被其所输送的低温流体直接冷却，因此冷却效果好，电动机效率高，也没有潮湿和腐蚀的影响，其绝缘不会因温度升高而

4、恶化。潜液式LNG泵的电动机转矩与普通泵的电动机有所不同，在低温状态下，其转矩会有较大降低。同样功率的电动机从起动到加速至全速运转，由于电阻和磁力特性的变化使得低温下电动机的电力特性发生改变，因而在低温环境下转矩有较大的降低。若电压降低，起动转矩也会随之大幅降低。2．电气连接处的密封电气连接处的密封装置是影响潜液式LNG泵安全性的关键之一。使用陶瓷气体密封端子(图3)和双头密封结构可以使电气连接端耐高压和电压，保证其可靠性。泵的所有密封装置采用特殊焊接技术；气体密封两端接线柱采用串联方式，串联部分中间空腔内充有氮气，两边密封，气体无法通

5、过。密封作者简介：梁骞，1984年生，硕士研究生；主要研究方向为液化天然气的能量综合利用与冷能回收。地址：(710049)陕西省西安市。电话：13700227234。E-mail：lq—xjtu@stu．xjtu．edu．cn·123·万方数据天然气工业2008年2月空腔内的氮气压力低于泵内压力，高于环境压力，这样，任何一侧泄漏都可以探测到‰“。围3陶瓷气体密封端子图3．潜液式LNG泵的平衡潜液式LNG泵的平衡非常重要，直接影响轴承的使用寿命和泵的大修周期。泵的平衡主要受到径向载荷和轴向载荷的影响。(1)径向力平衡径向力的不平衡会缩短轴

6、承的寿命，因此，在设计潜液式I，NG泵时要考虑流体和机械方面由于力的不平衡所产生的负面影响，尽可能地消除非平衡力。低温下的LNG从叶轮中流出后进入轴向的扩散器，扩散器在其流量范围下具有良好的水力对称性。传统泵依靠一个涡形扩散器，不同流量下其径向载荷是变化的。相对于传统涡轮泵，潜液式LNG泵作用于叶轮上的径向力理论上为零L2“]。(2)轴向推力自平衡为使轴向力达到平衡，减少轴向推力载荷，部分潜液式LNG泵(如日本Nikkiso泵)设计了一套推力自平衡机构，使轴向推力为零。Nikkiso低温泵的推力自平衡机构(图4)可以自动调节压力，从而使

7、推力为零。这是通过一个可变的轴向节流装置来实现的，改变可变节流间隙的开度可以调节平衡鼓上的压力。当出口压力增大至与平衡鼓下方的反作用力相等时，达到平衡状态[3“]。转动部件轴承·124·图4推力自平衡机构图4．导流器潜液式LNG泵的入口处通常设有导流器，允许液体可以在较低的压力和液位下运转，并可以消除“死穴”，减少吸人口的流体阻力，保持其运转的稳定性。同时也可以改善水利特性，降低泵对净吸入压头的要求，防止在泵的吸入口产生气蚀[3’5]。螺旋状导流器的结构如图5所示。围5螺旋状导流器图二、潜液式I。NG泵的特点及其在LNG工业中的应用1．

8、潜液式LNG泵的特点由于具有与传统泵不同的结构特点，潜液式LNG泵应用于LNG工业中具有许多传统泵无法相比的优势。其优点主要体现在[1而7

9、：①泵体完全浸没在液体中，工作噪音非常小；②不含转动轴封，泵内有封