低温泵池盖表面结霜的改善

孔祥涛

【摘  要】本文主要介绍了一种应用于低温压力容器的低温泵池盖表面结霜的改善。在低温压力容器行业中，通过潜液泵传输低温液体时，为保证潜液泵工作时一直处于低温状态，将潜液泵置于一个绝热的低温泵池中，因而低温泵池的绝热性能非常重要。

【关键词】低温泵池;低温潜液泵;潜液泵的连接法兰;隔板;第一通孔;第二通孔;第三通孔;气相空间;气体对流;热交换

低温潜液泵广泛应用在低温液态介质储罐工程如液化天然气、液化乙烯、液氨等。它作为低温液体的动力装置，其性能要求最主要是耐低温且绝热效果好，以及承受出口高压。其次是气密性和电气方面的安全性能要求比普通泵高很多。低温潜液泵必须有足够的压力和流量范围，以适应不同级别的低温液体存储系统;要尽可能减少运行时产生的热量，以防止引发低温液体气化;不可出现两相流，否则会造成泵的损坏。低温潜液泵主要由泵、泵夹套和电机组成，采用离心式结构，转速高、重量轻，这种高速离心式低温潜液泵采用屏蔽电机一体轴配装泵体、叶轮、导流器、诱导轮等部件，通过变频控制器控制电机的转速，其结构设计为屏蔽电机和泵体全部浸没在低温液体中，达到零泄漏方式。低温潜液泵需要安装在罐内的低温泵池中，介质温度低，装置汽蚀余量低，试验要求高，总体难度较大。本文介绍了一种应用于低温压力容器的低温泵池盖表面结霜的改善。

低温泵池是由一个不锈钢真空外壳和一个置于其中的不锈钢压力容器组成，夹层采用多层缠绕的絕热方式。现有技术的低温泵池，将传输低温液体的低温潜液泵放置在一个绝热的泵池体内。泵池体的端部焊接有法兰，作为泵池盖的法兰盖通过紧固件和密封垫固定连接在该法兰上，选择螺栓材料时需考虑耐低温性能，法兰与法兰盖之间采用耐低温垫片密封。法兰盖的中心开设有通孔，出液管穿过此通孔延伸至泵池体内，并焊接固定于法兰盖上，其底部固定有连接法兰，低温潜液泵通过连接法兰吊挂在出液管上。此种连接方式对因装配和制造误差引起的偏心载荷、电机运转引起的振动载荷、泵池安装不当产生的附加载荷以及泵的自重均由出液管及其装配焊缝来承受，容易造成潜液泵的脱落。

另一方面，由于泵池工作时一直处于低温工况，如果泵池盖与低温液体的气相直接接触，形成热交换漏热，大量的外界热量会通过泵池盖传递给低温液体，使低温液体气化，导致泵池体内介质压力的升高，甚至出现超压现象，若不及时排放，一旦超出泵池的最大允许工作压力，泵池会发生爆炸，所以在泵池上设置安全排放阀，安全排放阀在压力过剩的情况下可以对泵池起到保护作用。安全阀的频繁起跳加大了低温液体的蒸发损失，同时容易使泵池盖大面积结霜，严重时会影响对布置在泵池盖上方的仪表阀门的维护及操作，所以需要对泵池盖进行隔热。目前的低温绝热结构设计中，对泵池盖隔热采用的保温材料容易漏入泵池体，存在污染介质的风险。

本文阐述的低温泵池盖表面结霜的改善方案，主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种能够避免泵池盖大面积结霜及保温材料漏入泵池体的低温泵的泵连接装置及低温泵池。主要结构见图一

在改善前，图一中还没有件6（隔板），这样，件1（泵池盖）直接与低温液体的气相空间接触，因此二者之间存在直接的热交换，这样泵池盖就是一个直接的热传导体，大量的热量传递到低温体中，造成低温液体饱和压力上升，泵池盖表面也会大面积结霜，严重时低温泵池甚至不能正常工作。同时，当饱和压力超出安全排放阀的设定压力后，安全排放阀将开启，及时排放超压气体。若低温液体一直在汽化状态，则安全排放阀开启频率加大，浪费气体的同时也影响潜液泵的正常工作。

为了改善上述的热交换情况，增加了件6（隔板），见图一。这样，隔板就会把泵池内的气相空间分为两部分，件1（泵池盖）不能直接与低温液体的气相空间接触，从而大大降低气相空间的气体对流，减少低温液体和法兰盖之间的热交换，这样就解决了泵池盖表面大面积结霜的问题。本方案在实施方式中，还采用“泵池盖与筒体的焊缝为对接和角接的组合焊缝;出液管的下端与连接法兰的焊缝为对接焊缝”的设计，能够提高泵连接装置及其连接部位的承载能力，从而防止低温潜液泵的脱落，同时提高了腔体的强度和密封性，有效避免了隔热材料漏入泵池体，从而保证了介质的洁净。

同时为了各个管道能顺利通过第一通孔，第二通孔，第三通孔，减少摩擦，在隔板的三个通孔中设有端部倒有圆角的短管。

综上所述，在泵池盖和潜液泵之间设置隔板，可以将泵池体的气相空间分隔，有效阻止气相空间的气体对流，降低低温液体与泵池盖的热交换，从而解决法兰盖表面严重结霜的问题。“泵池盖与筒体的焊缝为对接和角接的组合焊缝;出液管的下端与连接法兰的焊缝为对接焊缝”能有效避免了隔热材料漏入泵池体，从而保证了介质的洁净。

这一改进在国内的低温行业暂无先例，有助于提升产品质量，提高技术水平，开拓了国内制作的广阔市场，给公司也带来了较好的经济效益。

参考文献：

[1]GB/T18442-2017《固定式真空绝热深冷压力容器》;

[2]GB/T150《压力容器》;

[3]《固定式压力容器安全技术监察规程》;

[4]制冷与低温技术原理课程设计;

[5]低温与传热技术;

[6]绝热工程技术手册。

（作者单位：山东大力专用汽车制造有限公司）