耐高溫?zé)崴h(huán)泵是工業(yè)領(lǐng)域中輸送高溫?zé)崴年P(guān)鍵設(shè)備,其特殊的設(shè)計(jì)使其能在高溫、高壓的嚴(yán)苛環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行,廣泛應(yīng)用于集中供熱、冶金、化工、電站及太陽能熱利用等系統(tǒng)。理解其工作原理,有助于更好地選型、使用和維護(hù)這一重要設(shè)備。
一、核心工作原理:離心力與密封技術(shù)的結(jié)合
耐高溫?zé)崴h(huán)泵的核心工作原理基于離心力,但其特殊之處在于必須解決高溫帶來的密封、材料膨脹和冷卻問題。
1.離心力形成與水流輸送
當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)泵軸旋轉(zhuǎn)時(shí),固定在軸上的葉輪隨之高速轉(zhuǎn)動(dòng)。葉輪中的水在高速旋轉(zhuǎn)下產(chǎn)生離心力,被甩向葉輪外緣,流經(jīng)逐漸擴(kuò)大的泵殼蝸道(收集器),將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能,最后從出水口排出。與此同時(shí),葉輪中心區(qū)域形成低壓區(qū)(甚至真空),在水箱液面大氣壓的作用下,新的熱水被持續(xù)吸入泵內(nèi),形成連續(xù)的輸送過程。
2.高溫環(huán)境的特殊應(yīng)對(duì)
①耐高溫材料:泵體、葉輪等過流部件常采用鑄鐵(HT200)、鑄鋼(ZG230-450)、不銹鋼(304、316、316L)等材料,以確保在高溫下(通??蛇_(dá)250℃)仍具有足夠的強(qiáng)度和抗蠕變性能。
?、诶鋮s與密封系統(tǒng):這是耐高溫泵與普通泵的關(guān)鍵區(qū)別。泵的軸封腔(填料函)和軸承懸架通常設(shè)有冷卻水套(冷卻室),需外接冷卻水(約0.3-0.6m³/h)持續(xù)循環(huán),以帶走熱量,防止機(jī)械密封或填料密封因高溫失效,并確保軸承工作在允許的溫度范圍內(nèi)。高溫高壓工況下常選用耐高溫高壓的機(jī)械密封或浮動(dòng)密封環(huán)密封。
二、關(guān)鍵結(jié)構(gòu)與技術(shù)特點(diǎn)
耐高溫?zé)崴h(huán)泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)充分考慮了高溫運(yùn)行的可靠性。
1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):
?、賾冶凼浇Y(jié)構(gòu):常見的R型泵為單級(jí)單吸或兩級(jí)單吸懸臂式,水平軸向吸入,垂直向上吐出。這種結(jié)構(gòu)利于承受高溫下的熱應(yīng)力。
?、谳S承系統(tǒng):通常采用一套單列向心球軸承和一對(duì)背靠背布置的單列向心推力球軸承,不僅能承受徑向力,還能有效平衡泵運(yùn)行產(chǎn)生的軸向力。有的泵也會(huì)采用帶背葉片(副葉片)的葉輪來平衡部分軸向力。
2.軸向力平衡:
高溫運(yùn)行時(shí),熱膨脹效應(yīng)可能加劇軸向力。前述的推力軸承和平衡孔/背葉片設(shè)計(jì)是關(guān)鍵,確保泵軸穩(wěn)定運(yùn)行。
3.密封技術(shù):
?、贆C(jī)械密封:是主流選擇,需采用耐高溫、耐磨損的硬質(zhì)合金等材料,并配套冷卻沖洗系統(tǒng)。
?、谔盍厦芊猓涸谀承﹫?chǎng)合仍會(huì)使用,需使用耐高溫的石棉填料或柔性石墨填料,并允許有少量泄漏以潤(rùn)滑和冷卻密封面。
三、選型與使用注意事項(xiàng)
1.正確選型:必須明確系統(tǒng)的工作溫度、壓力、流量、揚(yáng)程以及介質(zhì)特性,選擇合適材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的泵。
2.冷卻系統(tǒng):務(wù)必確保冷卻水套的冷卻水供應(yīng)暢通、充足,這是保證泵正常運(yùn)行和壽命的關(guān)鍵。
3.啟動(dòng)前檢查:檢查軸承箱油位,盤車是否靈活,冷卻水是否開啟。
4.定期維護(hù):檢查密封情況,軸承溫度、振動(dòng)和噪音,定期更換潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂。

四、總結(jié)
耐高溫?zé)崴h(huán)泵通過特殊的材料選擇、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)和密封技術(shù),成功解決了高溫介質(zhì)輸送的核心難題。其離心泵的本質(zhì)未變,但應(yīng)對(duì)高溫的“附加技能”使其成為許多工業(yè)流程和能源系統(tǒng)中至關(guān)重要的“心臟”設(shè)備。正確的選型、安裝和維護(hù),是保障其長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。