热泵和热BETVICTOR体育官网膨胀

高温泵的应用几乎可以在每个行业中找到。学习如何处理它们是确保可靠运行的关键。

流体在高温下泵送有以下几个原因:

• 液体需要加热才能从固体或半固体变成液体，这样就可以更容易地移动、加工或应用。
• 热催化用热作为催化剂来启动或维持化学反应的过程
• 将热能从热源转移到一个过程中的传热介质。

在所有这些情况下，泵都受到尺寸变化的影响，这是由于热流BETVICTOR体育官网体流经泵时泵部件的热膨胀造成的。

在密封高温泵送应用的泵轴时，机械密封经常由于尺寸变化而受到轴向位移的影响。泵的工作温度以及泵壳相对于泵轴的热膨胀和升温速率的差异，会导致轴在密封腔内的轴向生长。

与环境温度下轴在密封腔中的位置相比，轴的生长可能是由于以下原因:

• 当泵在启动前预热时，轴相对于泵壳的不同加热速率。
• 泵壳和轴的热膨胀率因结构材料的不同而不同(在预热期间和温度下会产生轴的生长)。

轴的轴向生长越大，离止推轴承越远，密封位置越远。单级泵具有相对较短的轴;因此，这些影响很小。然而，随着轴的长度随着级的增加而增加，这些影响被放大。这些影响在轴承间多级泵中最为明显。BETVICTOR体育官网

对于轴承间泵，推力轴承通常位于泵的非驱动端。BETVICTOR体育官网因此，驱动端密封室通常经历最大的轴向增长。

还有其他因素也会影响轴的热增长，包括泵在底板上的安装位置(安装在底座上还是安装在中心线上)，以及在泵的吸入和排出法兰处引起热应变的管道设计。

机械密封注意事项

泵制造商设计的泵产生尽可能少的轴向运动，由热增长。BETVICTOR体育官网然而，它总是存在的。机械密封所面临的挑战是，密封结构的设计需要能够在不影响密封性能的情况下承受这种位移，而实现这一目标的关键是了解位移的大小和方向(进入密封腔内或向外)。这通常是通过现场测量或由泵制造商分析确定泵的特定工作温度。

此外，许多多级泵具有倾斜垫止推轴承，轴向间隙可达0.025英BETVICTOR体育官网寸(0.65毫米[mm])。对于具有专用弹簧推力补偿装置的泵，经常需要增加推力轴承间隙。BETVICTOR体育官网在启动过程中，泵和密封工程师应该共享轴承间隙和预期的轴向运动，以确保在运行过程中充分了解轴向位置。

通常情况下，高温盒式机械密封在环境温度下，从密封安装位置到任何方向的轴向位移可达0.040英寸(1mm)。

一旦位移已知，就可以将其与机械密封的性能进行比较。对于位移量接近或超过密封极限的情况，一种解决方案是通过设计机械密封筒总成来补偿位移。

这是通过在环境温度下补偿机械密封旋转组件在轴上的位置来实现的，当泵被加热到其工作温度时，轴的热增长将密封移动到其设计的工作位置。

使用这种方法，机械密封通常能够在一个方向上容纳最大0.080英寸(2.0 mm)的轴向位移。

使用这种方法所能承受的轴向增长有一定的限制，这取决于机械密封组件的内部间隙，更重要的是，密封的轴向行程能力。

对于需要比标准机械密封设计更多轴向行程的应用，机械密封制造商可以创建特殊的长行程设计作为点解决方案。这些解决方案可以量身定制，以适应轴位移超过0.2英寸(5毫米)。

热泵准备和启动

当遵循设备制造商的安装和调试程序时，可以实现高温泵的成功运行。下面总结了准备高温泵启动的两个关键步骤。

应该注意的是，这个摘要并不代表应该遵循的所有需求的完整列表。

一致性检查
正确对齐的轴将做更多的增加轴承，密封和转子寿命比任何其他单一的润滑后。它们减少了振动，减少了轴承负荷，减少了功率损失和磨损。驱动联轴器的对中检查应始终在以下情况下完成:

• 工艺温度变化
• 管道的变化
• 泵或驱动器已维修

检查对齐是一个两阶段的过程:

1. 初始(冷)校准检查-在泵和驱动器处于环境温度时，在运行之前进行。
2. 当泵和驱动器处于工作温度时进行最终(热)校准检查。这可以在预热或短时间的操作后完成。

有关泵安装推荐操作规程的进一步信息，请参阅美国石油学会(API)文件“API RP 686机械安装和安装设计推荐操作规程”。

泵预热
正确的泵预热对防止损坏机器和机械密封很重要。正确的泵预热需要监控的四个方面是:

1.升温速率

加热过快会产生温度梯度，从而产生不均匀的热膨胀，从而损坏泵壳体、旋转元件和紧密间隙磨损环以及机械密封。制造商可以推荐加热速率，因为它们取决于泵的类型和尺寸。

在没有制造商的指导或规范的情况下，建议的最大加热速率为:

• 最高加热速率为每小时100华氏度(50摄氏度)至500华氏度(260摄氏度)
• 500华氏度(260摄氏度)以上每小时50华氏度(25摄氏度)的最高加热速率

2.启动温度

一旦泵处于相对于工作温度的指定温度范围内，它就准备好了。该余量随设计以及泵送流体和制造商提供的导向而变化。

一旦泵处于启动温度，泵内的金属温度就会均匀，泵内的流体就会接近其正常工作粘度。这对于在环境温度下凝固的流体很重要。

在泵未达到所需启动温度之前启动泵，可能会导致机械密封、泵磨损环和电机的损坏，因为流体粘度增加会增加扭矩和摩擦损失。

在没有泵制造商的任何指导或规范的情况下，建议的指导原则是:当套管温度低于泵出温度30华氏度(16摄氏度)，并且泵在该温度下浸泡至少2小时后，泵就可以启动。

对于安装了多个套管温度探头的多BETVICTOR体育官网级泵(以减少温度梯度导致的套管变形)，允许的启动联锁是基于探头之间的温度差小于50华氏度(25摄氏度)。

3.热分层现象

泵的热分层可能发生在冷却期间，当泵没有适当加热。BETVICTOR体育官网由于泵内流体温度的差异导致密度变化，可以建立热虹吸回路，热液体在顶部，较冷的流体迁移到泵壳底部。这导致机匣和转子的热膨胀不均匀。在这种情况下操作会导致旋转和静止部件之间的摩擦、振动和痉挛。

4.热冲击

热流体迅速进入冷泵(或相反)会导致热冲击，可能导致永久损坏或失效，并可能对机械密封产生不利影响，包括密封面破裂。

有一些特殊的泵设计可以承受热瞬变，不需要加热系统。了解正常的瞬态工况和泵的结构对于正确的密封选择和设计至关重要。

热泵应用给机械密封带来了一些挑战。虽然在许多情况下，泵的设计都是优化的，以减少热增长对机械密封的影响，但了解热增长的存在、大小和方向可以在机械密封设计中得到补偿，从而为轴密封系统提供可靠的运行。

此外，作为高温泵的操作人员，遵循设备制造商的指导方针和预热泵的最佳实践，可以防止机械密封的瞬态热增长损伤。BETVICTOR体育官网

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