高温熔盐泵普遍采用立式液下长轴离心泵结构,整体可分为上部传动区(常温)、中部连接区(过渡)和下部过流区(高温浸没)三大部分。以下按部件逐一解析其结构特殊性。
一、整体布局:立式液下长轴式
┌─────────────┐ │ 电动机 │ ← 液面以上,常温环境 └──────┬──────┘ │ 联轴器 ┌──────┴──────┐ │ 安装底座 │ ← 固定在熔盐罐顶板 └──────┬──────┘ │ 长传动轴(5~15m) ┌──────┴──────┐ │ 中间轴承 │ ← 熔盐自润滑滑动轴承 │ (多个) │ └──────┬──────┘ │ ════════════╪════════════ 熔盐液面 │ ┌──────┴──────┐ │ 叶轮/泵体 │ ← 完全浸没在高温熔盐中 │ 吸入喇叭口│ └─────────────┘
核心设计思想:将泵体和叶轮直接浸没在熔盐池内,通过长轴把动力从液面上方的电机传递下来,从根本上取消了高温介质的轴封,这是它与普通泵最本质的结构区别。
二、各部件结构特点
1. 转子部件(核心旋转件)
表格
| 部件 | 结构特点 |
|---|---|
| 长传动轴 | 长度由熔盐罐深度决定,通常 5~15 m;采用多段轴通过联轴器拼接,或整根锻造;材料为耐高温不锈钢(如 0Cr18Ni9、316L、2Cr/13 调质) |
| 叶轮 | 多为闭式或半开式离心叶轮,单级或多级;大流量低扬程工况用单级,高扬程用多级串联;叶轮与轴采用热装 + 键连接,防止高温下松动 |
| 轴套 | 轴颈处套装碳化硅、石墨或硬质合金轴套,作为滑动轴承的摩擦副,磨损后可单独更换,保护主轴 |
| 平衡装置 | 部分多级泵设平衡鼓或平衡盘,平衡轴向力;也有采用推力轴承承受残余轴向力 |
2. 泵体过流部件
吸入喇叭口(吸入段):位于泵最下端,呈喇叭状,入口设有滤网或防涡栅,防止杂物吸入和液面旋涡夹带气体。
叶轮室(泵壳):容纳叶轮,多为蜗壳式或导叶式;高温下采用精密铸造,流道光滑以减少水力损失。
导叶 / 导流壳:多级泵每级叶轮后设径向导叶 + 反导叶,将动能转化为压力能并引导流体进入下一级。
吐出管(排出管):加压后的熔盐沿中心排出管或环形通道向上输送至液面以上出口;排出管同时兼作泵的支撑骨架。
3. 轴承系统(最关键的结构差异)
高温熔盐泵不能使用滚动轴承和油脂润滑,全部采用熔盐自润滑滑动轴承:
径向轴承:沿长轴每隔 1.5~2.5 m 布置一个,轴套(旋转)+ 轴承衬套(静止,石墨 / 碳化硅 / 聚四fu乙烯浸渍石墨),以流经的熔盐作为润滑和冷却介质。
推力轴承:位于上部传动箱内,承受转子重量和残余轴向力,采用稀油润滑(常温区),可正常使用滚动或滑动推力轴承。
轴承间隙:需精确计算热膨胀量,高温下轴径膨胀、轴承衬套也膨胀,间隙设计必须保证常温装配有预间隙、高温运行时不抱轴。
4. 轴封结构
无密封设计:泵体浸没在熔盐中,旋转轴从熔盐液面上方穿出,介质侧不存在轴封,彻底消除高温熔盐泄漏风险。
上部密封:轴穿过安装底座处可设置填料密封或惰性气体吹扫密封,仅用于防止罐内熔盐蒸汽外溢,不承受介质压力。
这是熔盐泵选择液下式而非卧式的最核心结构原因。
5. 上部传动与安装
电机:立式电机,安装在底座上方,远离高温区,常规风冷或水冷即可。
联轴器:弹性联轴器或膜片联轴器,连接电机轴与泵长轴,补偿少量对中偏差和热膨胀位移。
安装底座(支撑板):厚重的钢板或铸件法兰,固定在熔盐罐顶板上,同时承受泵整体重量和扭矩;底座下方可设隔热层,减少热量向电机传导。
导向支撑:长轴中部设导向轴承支架,固定在排出管或罐体内壁上,限制轴的横向振动。
6. 伴热与保温结构
电伴热带:缠绕在排出管、出口法兰、阀门等液面以上的熔盐通道外,停机时维持温度高于凝固点(通常高于凝固点 30~50°C)。
保温层:伴热带外包裹硅酸铝、岩棉等保温材料,减少热损失。
温度传感器:在关键部位设热电偶,实时监测温度,低于设定值时自动启动伴热。
7. 热膨胀补偿结构
轴的热膨胀:长轴在高温下伸长量可达数毫米至十几毫米,通过上部推力轴承的浮动安装或联轴器的轴向补偿来吸收。
壳体热膨胀:泵体和排出管受热伸长,下端为自由端,上端固定在底座上,允许向下膨胀。
滑动轴承的轴向间隙:每个轴承处预留足够的轴向窜动间隙,允许轴相对壳体热胀冷缩。







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