石油化工用BB4、BB5泵标准化设计

摘要：文章对沈阳鼓风机集团石化泵有限公司的主要产品BB4、BB5型泵进行标准化设计，根据标准化的统一性要求，确立了科研参数及结构形式，并进行了合理化设计，从而减少了成本，所产生的经济效益是十分显著的。“获得最佳的设计理念和社会效益”是标准化的目的，“通过制定、发布和实施标准，达到统一”是标准化的实质，标准化是促进科技进步的重要途径，是提高企业管理水平的基础。

关键词：石油化工；BB4泵；BB5泵；标准化设计；设计理念；社会效益

中图分类号：TH311 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）32-0021-02

BB4、BB5型泵主要用于输送不含固体颗粒石油化工流程及其他工业产品，它在百万吨/年炼油装置、加氢裂化装置、柴油加氢精制装置、加氢处理装置、延迟焦化装置等重要装置中应用广泛。目前石化装置用泵多而复杂，各设计院和用户均“各自为政”进行设计，使得石化产品十分纷杂，也比较分散，模型及结构形式也不统一，不仅加大了车间加工工艺，给维修工人带来了不便，最重要的是增加了成本，造成了一定程度的浪费。针对以上问题，我们对公司的主要产品BB4、BB5型泵进行标准化设计，根据标准化的统一性要求，确立了科研参数及结构形式，并进行了合理化设计，从而减少了工艺、加工维修等一系列的成本，它所产生的经济效益是十分显著的。

1 研制目的和意义

“获得最佳的设计理念和社会效益”是标准化的目的，“通过制定、发布和实施标准，达到统一”是标准化的实质，标准化是促进科技进步的重要途径，是提高企业管理水平的基础。只有设计质量有保证，才能有利于提高产品质量，并减少重复设计，加快设计速度。有利于采用和推广新技术，便于实行产品的生产化、装配化和机械化，进一步提高劳动生产率，加快产品的进度。标准化的合理设计，提高了生产效率，降低成本，提高了经济效益。对于常用产品，我们还可以大幅度地增加库存，从而缩短整个产品的周期，为产品在市场的竞争能力方面打下了牢固的基础。

2 技术路线

2.1 泵参数的确定

为了完善产品的统一性，将产品分为两个系列，DT（BB5）和DB（BB4）系列。型号说明：10 X 16 DT （B）A（例）：10——泵出口直径（英寸）；X——间隔符；16——泵叶轮直径（英寸）；D——多级离心泵；T——承压壳体为筒体；（B）——承压壳体为节段式；A——水力模型（A～Z）。

设计范围：设计流量为50～750m3/h，设计扬程为400～2500m。

根据设计范围，我们完成了10种水力模型（3种系列）的BB4、BB5型泵的设计，其中包括易损件、壳体部分通用化、标准化的优化设计。

2.2 结构优势

通标件：即产品的参数在型谱的范围内，零部件不需要变动，只需改变水力部分（叶轮、导叶）即能达到设计的要求。通标件包括以下零部件：泵筒体（吸入段、吐出段）、泵盖、中段、密封函体、托架、中段密封环、导叶密封环、轴、平衡机构、叶轮卡环、叶轮密封环、轮毂密封环、轴承部件等重要零件。

第一种系列：型号为4×12DTA（DBA）、4×12DTB（DBB）、4×12DTC（DBC）共用一个通标件。

第二种系列：型号为8×14DTA（DBA）、8×14DTB（DBB）、8×14DTC（DBC）、8×14DTD（DBD）共用一个通标件。

第三种系列：型号为10×16DTA（DBA）、10×16DTB（DBB）、10×16DTC（DBC）共用一个通标件。

图1 通标件的结构图（BB5为列） 图2 叶轮、导叶结构图

专用件：即产品的参数在型谱的范围内，根据流量扬程的改变，更换专用件（叶轮、导叶），达到产品的设计要求。专用件包括叶轮、导叶（如图2所示）。

3 泵的结构设计

3.1 结构设计

图3 BB5型剖面图

（1）泵为卧式径向剖分双（单）壳体多级离心泵，中心线支撑。吸入口与吐出口均垂直向上，筒体与泵盖之间采用金属缠绕垫片（BB5）。（2）泵的叶轮与轴的固定采用热装单独固定（卡环固定），以防止叶轮的双向轴向窜动。叶轮逐级定位、不因形位公差积导致转子精度下降；叶轮热装，易于加工。（3）平衡机构采用双平衡鼓加盘联合机构，平衡盘固定采用螺纹形式。（4）泵的机械密封满足API682要求（集装式机械密封）。（5）泵组使用强制油润滑系统：径向轴承采用米切尔轴瓦式；推力轴承采用金斯博雷（进口或国产），止推轴承在两个方向具有相同的止推能力。（6）泵轴头采用圆锥形轴伸，便于拆卸。

3.2 结构改进优化

（1）筒体、泵盖采用锻件，止口堆焊，提高性能。（2）进出口法兰采用插焊形式，便于加工且确保尺寸准确。（3）集装式机械密封：根据《机械密封压盖及密封接口方位和尺寸要求》，为了减少轴封、轴承部件的种类，我们对密封腔的尺寸进行了核算，加大密封腔的尺寸，符合API682的要求（无论采用何种冲洗方案），保证使用性能，达到标准化的设计。

3.3 材料的选用（统一性）

主要零部件的材料按API610分为S-6、C-6、A-7共3种，达到统一性，具体材料选择见表1：

表1 各部位的材料选用

部位S-6C-6A-7

筒体、泵盖（吸入段、吐出段）25/CK22N1Cr13304

中段1Cr131Cr13304

叶轮ZG1Cr13NiMoZG1Cr13NiMoCF8

导叶ZG1Cr13NiZG1Cr13NiCF8

轴40CrVA3Cr13Cr18Ni12Mo2Ti

壳体环/叶轮环RWA350/S203RWA350/S203304/304

4 技术水平

（1）叶轮水力模型重新铸造，采用精密铸造，提高了泵的效率。（2）重新设计首级叶轮水力模型，提高泵的抗汽蚀能力。（3）泵筒体增大了内径尺寸，减轻重量。因成批量生产，可以节约成本、减少加工量。（4）设计时我们采用整圈式轴承体及托架，减小泵组的振动，提高了泵的整体稳定性。（5）密封腔按API682设计，我们把各种设计方案都考虑周全，加大密封腔的尺寸，保证使用性能，并考虑到轴的振动和测速，达到标准化的设计。（6）泵体法兰采用止口插焊，改善后工艺比较简单，通用性也比较强。（7）现订购的泵根据用户的要求，我们都进行性能试验，但因安装尺寸的不同，每回试验时试验装置都配合泵的尺寸，重新进行安装调试，导致试验台位比较紧张。标准化后可以生产一个专用试验装置，试验台位紧张的问题迎刃而解。

5 结语

产品标准化、系列化，大大加强了其通用性，实现“搭积木”式装配，废品率能降低50%，交货期缩短70%。国内石化工业处于发展的黄金期，产品的系列化、标准化能够降低成本，提高产品的通用性，为企业带来不可估量的经济效益。

参考文献

[1] 沈阳水泵研究所.叶片泵设计手册[M].北京：机械工业出版社，1983.

[2] 关醒凡.现代泵技术手册[M].北京：机械工业出版社，1995.

[3] 美国石油学会标准.石油、重化学和天然气工业用离心泵（API610-2004）[S].

[4] 美国石油学会标准.API标准中译本丛书（四）：用于离心泵和回转泵的泵-轴封系统第2版（API682-2002）[S].

作者简介：李玉红（1981-），女，辽宁大石桥人，沈阳鼓风机集团石化泵有限公司工程师，研究方向：水泵设计。