[发明专利]用于抑制立式泵的柱状套管振动的被动致动器，立式泵以及改进立式泵的方法

说明书

用于抑制立式泵的柱状套管的振动的被动致动器，其中致动器(10)适于安装在立式泵(1)的柱状套管(3)和围绕柱状套管(3)的罐(6)之间，所述被动致动器(10)具有用于增加罐和柱状套管(3)之间的刚度的第一运行状态和用于至少减小所述刚度的第二运行状态，其中被动致动器(10)包括多个被动致动器元件(20)，每个被动致动器元件(20)设计成当被动致动器元件(20)的温度从第二温度变为第一温度时自动地从第二运行状态变为第一运行状态，第一温度不同于第二温度，并且当被动致动器元件(20)的温度从第一温度变为第二温度时自动从第一运行状态变为第二运行状态。另外，提出包括这样的被动致动器(10)的立式泵以及改进立式泵的方法。

本发明涉及用于抑制立式泵的柱状套管振动的被动致动器，以及根据各个设备独立权利要求的前序部分的立式泵。本发明进一步涉及改进立式泵的方法。

长期以来，立式泵成功的用于多种应用之中。对于特定应用的立式泵通常根据用户的具体规格或者根据具体要求进行详细匹配而设计和生产。将立式泵安装以在竖直方向上运行，并包括用于泵下端处流体的柱入口，用于泵上端处流体的泵出口以及布置在柱入口和泵出口之间的柱状套管。待泵送的流体通过柱入口在吸入侧进入泵，并通过柱状套管流到排出侧的泵出口。立式泵可以设计为单级泵和多级泵。它们通常浸没在待泵送的流体中，使得至少具有相邻泵转子的柱入口处的进气或吸入罩浸入流体中，使得泵直接准备好运行。

使用立式泵的一个典型领域是泵送系统，其中有效净正吸入压头(NPSHA，下标‘A’代表‘可用’)受到限制，例如由于系统限制或液体在其蒸气压附近运行。对于这种应用，立式泵包括或布置在围绕柱状套管的同心罐中。待泵送的流体基本上在泵出口的高度处进入罐，使得柱入口和泵出口之间的高度差增加了柱入口处的吸入压力，从而增加了叶轮处的可用NPSH。这是为什么立式泵必须设计成具有关于柱状套管长度的大的灵活性的原因之一，使得泵可以匹配运行现场的特定条件和NPSH要求。

这种类型的典型应用包括液化石油气(LPG)增压、油库和管道增压、液化天然气(LNG)或乙烯的输送，用于低温气体工厂，用于使用流体的蒸发和冷凝的热交换回路，或者在石油和天然气工业中的其他应用，例如在精炼过程中。

除了必须泵送像液化天然气这样的低温流体的过程工艺之外，立式泵还用于输送非常热的流体，例如在太阳能系统的能量产生中，特别是在太阳能加热传热流体(HTF)的聚光太阳能(CSP)系统中。如今，优选的传热或储热流体之一是熔盐。必须由立式泵泵送的熔盐在该工艺的冷侧具有例如高达350℃的温度，并且在该工艺的热侧具有高达600℃的温度。

立式泵的一种典型且众所周知的设置(参见例如图1)包括泵送单元，该泵送单元在基部处具有入口并且在入口附近具有至少一个用于输送流体的叶轮(图1中未示出的叶轮)。泵送单元通过垂直向上延伸的柱状套管连接到具有用于流体的出口的排出单元。在排出单元的顶部，设置有用于驱动叶轮的驱动单元。驱动单元借助于延伸通过柱状套管长度的动力轴可操作地连接到叶轮。通常，立式泵由布置在泵出口下方和附近的基座支承，使得泵送单元和柱装套管的主要部分在没有进一步支承的情况下自由悬挂。

立式泵的问题之一是柱状套管的振动，例如，可能由旋转部件的不平衡或未对准而引起并且由泵装置的结构固有频率而加剧。以前，立式泵主要是根据经验设计的。由于缺乏可靠的分析方法，许多这些泵设计为结构固有频率处于或接近泵的运行速度或其倍数。例如，当泵以1800rpm运行时，这对应于30赫兹的频率。如果30赫兹接近系统的结构固有频率，则泵以对应于泵系统的结构固有频率的速度运行，这种现象称为共振，因此加剧了振动。当发生这种匹配时，尤其是在轴承上产生相当大的负载，这导致例如轴承或动力轴的过早失效。此外，可能发生增强的磨损或其他负面退化效应。