HPT型大功率管线输送泵的研制与试验辽宁恒星泵业有限公司 张永胜，姜春明摘 要本文着重阐述了HPT型大功率管线输送泵的研制背景、技术方案确定、结构特点和创新点新研制的HPT2843－194型大功率管线输送泵已通过辽宁省科技成果鉴定并获国家专利主题词：大功率 管线输送泵 结构特点 创新点 验证一、 研制背景：1958年12月，我国建成了第一条输油管线——克拉玛依至独山子原油管道，揭开了中国长输管道建设的序幕50多年来，长输管道建设发展迅速，据有关资料显示，目前我国拥有原油及成品油输送管道2万多公里，所用大功率管线输送泵900多台，全部依赖进口，每年需要花费大量外汇为了突破技术难关，改变我国“大功率管线输送泵”长期依赖进口的局面，为国家节省大量资金，国家发改委、中国机械工业联合会重大装备办将“大功率管线输送泵”列入重大装备国产化项目2009年3月，中国石油天然气股份有限公司管道分公司在先后两次对我公司进行现场调研，并经过充分论证的前提下，认为我公司现有科研能力、生产加工水平及综合配套能力能解决该产品长期依赖进口的难题，并与我公司达成了研制协议 二、 技术方案确定：目前输油管道在用的同种型号最多的、流量最大的“大功率管线输送泵”为德国公司生产，其流量：2843m3/h， 扬程：194m，转速：2985r/min，泵效率：88%（水效）。
主要安装在铁岭、大连、秦皇岛等输油站上，而这些泵基本上是上世纪80年代中期的产品，已经临近更换期限经与中国石油天然气股份有限公司管道分公司研究确定，在参照进口输油泵性能和运行经验的基础上，研制大功率、高转速、高效和户外寒冷地区使用的管线输油泵，型号为HPT2843-194，用于更换沈阳输油气分公司铁岭输油站的铁-秦5#泵并且中国石油天然气股份有限公司管道分公司要求：在满足高效、安全、环境适应性强和监控功能齐全的前提下，升级研制的输油泵机组转速和功率能够较好的覆盖新建和在役管道配套使用并力争达到国际同类产品的先进水平确定研发此项目后，公司立即成立指挥机构和项目开发组，确定开发计划，明确岗位职责，指派专人对项目进行全程跟踪公司质量管理部门要求在产品策划、设计、采购、生产制造和检测等过程严格按API Spec Q1和ISO 9001标准/规范及公司的质量管理体系文件实施控制，使产品的设计、制造、检验等过程全部符合API 610标准要求三、 结构特点HPT型大功率管线输送泵是单级双吸水平中开卧式离心泵，产品采用先进的设计软件、执行API 610标准、积累了国外同类产品设计、制造的先进经验，合理的生产工艺，严格的质量监控，一流的加工设备，使该产品具有高效节能、质量可靠、运行平稳、结构合理、造型美观、维护方便、监控功能齐全、环境适应性强和使用可靠等多种显著优点。
产品主要由泵体、叶轮、轴、轴承、机械密封、检测仪表和电伴热保温系统七大部分组成具体结构如下:(1)泵体为卧式水平中开式结构，采用双蜗壳式设计，具有径向力小、水力效率高、维修方便等特点泵的进出口设置在下泵体上，检修时无需拆卸进出口管线和电机 (2)叶轮采用单级双吸闭式结构，三维抗汽蚀优化设计及过流表面硬化处理，具有使用寿命长、效率高、轴向力小、抗汽蚀性能好等特点3)轴采用刚性结构设计，轴承间跨度短，轴封处挠度小，运行平稳4)轴承采用滚动轴承及自润滑方式，轴承箱设有防爆电加热器，可保证润滑油在户外低温环境下的使用5)机械密封采用英国JohnCrane公司的机械密封，并配置了高性能旋液分离器6) 配套了高精度、高性能的温度变送器、振动变送器和密封泄漏检测装置这些配套仪表能够进行可靠的自动监测和自动报警，使泵的安全运行得到了保证7)电伴热与保温系统主要由加热部件、温控箱和保温外壳组成该系统功能完整、运行可靠、操作方便，适用于远程监控四、创新点1）大功率、大流量、高转速泵的设计此泵流量大、扬程高按照离心泵的常规设计，应为两级低速泵，但两级泵的缺点是轴向尺寸大，轴的刚性下降，泵的振动、噪声大，密封环磨损严重。
为此我公司在泵体和叶轮的水力设计上打破传统理念，进行了创新优化设计，并同以德国专家Joachim Knippenberg先生为组长的海外研发团队进行了多次探讨和论证，最终确定了现在的水力设计方案，采用了由两极电机驱动的单级双吸水平中开式结构该方案通过计算机流体动力学演示证实，既能满足大流量、高扬程、高转速的要求，又能满足原油等类似高粘度介质的输送且泵的整体体积小，既减少了原材料，又节约了能源2)泵叶轮的三维抗汽蚀优化设计和过流表面的特殊硬化处理工艺为了保证设计的准确性和良好的抗汽蚀性、获得预期的高泵效叶轮采用了三维抗汽蚀优化设计并对过流表面进行硬化处理3) ＞1MW离心泵的主轴承及平衡残余轴向力的轴承选用滚动轴承本产品为大功率、高转速按照常规设计，泵主轴承应采用滑动轴承，这样就必须配液压站，增加了泵运行的不安全性为了减少成本，增加运行的可靠性，此泵主轴承选用滚动轴承但采用此种结构如果不能很好的平衡轴向力和径向力，就会导致轴承发热而无法运行，这也是大功率、大排量、高转速泵目前国内没有解决的难题，因此我公司的研发团队对泵的整体结构进行了详细的研究，多次推翻已有方案重新再来，最终确定对轴承体的定位装置和水力设计进行了改进，既解决了轴向力和径向力无法平衡的难题又提高了泵效。
试验证实，泵轴承温度、振动、机组效率等指标均优于德国同类产品4) 集装式机械密封的设计HPT2843-194型管线输送泵是管线输送泵中的主泵，可靠性要求相当高，为此在密封的选择上也非常关键，同时在密封的设计上还要考虑本产品串联运行使用因此我公司同世界上一流的机械密封制造商：英国JohnCrane公司合作，经多次方案论证，为我公司研发了与本项目产品配套的集装式机械密封，解决了密封易泄漏的难题5) 完善了大功率离心泵微机检测系统（全速试验）为了保证产品的全速试验，分别对离心泵检测中心和配电设置进行了改造检测系统采用TPA离心泵微机检测系统，实现了试验过程全部数据的微机自动化采集变压器增容到3500kVA，使试验能力由原来的1500kW提高到2500kW6)检测仪表的配置配套了高精度、高性能的温度变送器、振动变送器和密封泄漏检测装置通过这些配套仪表所实现的自动监测和自动报警，使泵的安全运行得到了充分保证7)泵体和污油线电伴热、保温和温度控制系统的配置泵体和污油线电伴热线采用美国Raychem公司生产的电热带同时设有温度检测元件和电伴热温度控制箱，实现了泵体和污油线温度调节、泵体温度超限保护等多项功能。
8)泵体保温外壳的设计与加工配套设计安装了轻型易拆装型泵体保温外壳，保证了泵在低温环境下的可靠运行五、验证2009年11月，HPT2843-194型大功率管线输送泵在我公司离心泵检测中心全速试验，并经国家工业泵质量监督检验中心现场测试，泵各项性能指标达到了设计要求试验结果如下: 项目设计参数实测数据结果分析流量（ｍ3/h）28432843达到扬程（ｍ）194205.2达到效率（%）8888.77超过转速（r/min）29852986允差内振动（mm/s）52.5优于噪声（dBA）8582.5优于2009年12月26日，本产品在沈阳输油气分公司铁岭输油站一次开车成功经过8个多月的运行一切正常，其流量、扬程、效率、机组噪声、泵振动等指标均优于国外同类产品 六、结论 2010年5月28日，辽宁省科技厅组织专家对辽宁恒星泵业有限公司和中国石油天然气股份有限公司管道分公司共同研发的HPT2843-194型大功率管线输送泵进行了省级科技成果鉴定，会议邀请了东北大学、沈阳水泵研究所、沈阳工业大学、辽宁仪表研究所等单位的专家、教授组成了鉴定委员会专家组听取了项目工作报告、审查了相关技术文件，对生产现场进行了考察，对项目完成过程中的一些具体问题进行了讨论，认为HPT2843-194型大功率管线输送泵，各项性能指标达到设计要求并超过进口产品，符合API 610标准，生产设备和检测手段能满足批量生产，发展前景广阔，产品填补了国内空白并获国家专利，综合技术达到国际先进水平。
该产品的研制成功，标志着我国大功率大流量高转速管线输送泵国产化试验成功，实现了重大装备国产化的目标，在我国重大装备国产化及恒星泵业公司科技的发展史上，具有里程碑式的意义本文参加“第二届中国国际泵业发展论坛”论文专辑活动 张永胜辽宁恒星泵业有限公司 13941576498辽宁省丹东市元宝区金山古城路91号邮编：118003 （注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!） 。