塔石化尿素SNAM工艺甲铵泵内流场分析及特性试验

摘要

中压甲铵泵在尿素生产SNAM工艺中的作用是将低压系统的甲铵液输送到中压系统，它的运行效果关系到尿素生产系统能否长期安全稳定的运行，因此该泵可称为尿素装置中的龙头机泵。由于国内泵厂在运转精度、水力参数、可靠性技术及轴密封技术等方面无法满足要求，大型石化企业均首选国外进口设备。进口设备存在互换性差的缺点，维修所需零件大部分需从国外进口，这既浪费了大量人力、物力，同时在时间上也无法保证，可能造成停车停产，严重影响企业的正常生产，降低企业的经济效益，增加企业的投入成本。实现中压甲铵泵的国产化能够满足国内大型石化企业的需求，并且能积累甲铵泵的设计、生产经验，提高我国泵行业的技术水平，具有显著的经济效益和社会效益。
　　本课题是中压甲铵泵国产化研究的部分内容，主要内容包括:
　　(1)通过对进口中压甲铵泵的理论研究和现场调研分析，深入了解中压甲铵泵的工况及特点，建立中压甲铵泵的故障树，为企业提供甲铵泵故障处理措施，为国产化中压甲铵泵的研究、开发、设计和制造奠定基础;
　　(2)以塔里木石化公司尿素装置的中压甲铵泵为设计参数，利用相似理论及速度系数法并结合泵厂的设计经验，进行塔石化尿素SNAM工艺甲铵泵的水力设计，并利用Solidworks软件建立塔石化尿素SNAM工艺甲铵泵过流部件的三维模型;
　　(3)利用CFX流场分析软件对定常下不同工况的中压甲铵泵进行数值模拟分析，计算出泵的特性参数，得到中压甲铵泵内流场压力和速度分布的基本规律;对非定常工况下对中压甲铵泵内流场进行数值模拟，得到旋转周期内压力和扬程的变化规律以及非定常条件下的离心泵特性参数。
　　(4)通过样机试验测试塔石化尿素SNAM工艺甲铵泵的外部特性，并同数值模拟结果、进口甲铵泵的性能进行对比分析，验证数值模拟结果的可靠性及塔石化尿素SNAM工艺甲铵泵的实用性。
　　本课题的研究对甲铵泵的国产化及自主创新提供了理论依据并起到良好的促进作用，对国产泵的生产厂家具有重要的参考价值，同时对尿素行业的安全高效生产具有重要意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景、目的及意义

1．2 中压甲铵泵概述

1．2．1 中压甲铵泵的发展历程及现状

1．2．2 离心泵内流场研究现状

1．3 本文主要研究内容

第二章 中压甲铵泵的调研分析

2．1 尿素生产及甲铵泵介绍

2．1．1 尿素生产

2．1．2 RON型中压甲铵泵

2．2 中压甲铵泵的失效分析

2．2．1 中压甲铵泵故障统计

2．2．2 中压甲铵泵的失效分析

2．2．3 中压甲铵泵的故障树

2．3 本章小结

第三章 塔石化尿素SNAM工艺甲铵泵的设计、造型及网格划分

3．1 离心泵的水力设计

3．1．1 相似理论计算法

3．1．2 速度系数法

3．2 中压甲铵泵过流部件的水力设计

3．2．1 中压甲铵泵设计参数

3．2．2 叶轮水力设计

3．2．3 导叶水力设计

3．2．4 吸入室的水力设计

3．3 塔石化尿素SNAM工艺甲铵泵流域的三维建模

3．3．1 Solidworks简介

3．3．2 流域三维建模

3．4 网格划分

3．4．1 网格生成方法

3．4．2 塔石化尿素SNAM工艺甲铵泵内流域模型的网格划分

3．5 本章小结

第四章 塔石化尿素SNAM工艺甲铵泵的数值模拟分析

4．1 模拟软件介绍

4．2 塔石化尿素SNAM工艺甲铵泵的流场模拟方法

4．2．1 流场数值计算理论

4．2．2 流体控制方程

4．3 边界条件、求解控制及收敛判据

4．3．1 基本参数

4．3．2 边界条件

4．3．2 求解控制

4．3．3 收敛判据

4．4 内流场定常下的数值模拟

4．4．1 额定流量下叶轮流场分析

4．4．2 额定流量下导叶流场分析

4．4．3 不同工况下流场的分析

4．5 内流场非定常下的数值模拟

4．6 本章小结

第五章 塔石化尿素SNAM工艺甲铵泵特性试验

5．1 塔石化尿素SNAM工艺甲铵泵特性试验

5．1．1 试验目的

5．1．2 试验方案及内容

5．1．3 试验过程

5．2 试验结果及分析

5．3 国产泵与进口泵性能对比分析

5．4 本章小结

第六章 结论及展望

6．1 主要结论

6．2 进一步研究的工作

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

附录