離心泵葉輪切削節(jié)能改造應用

楊 程,楊東旭,王長友

（本鋼板材股份有限公司發(fā)電廠，遼寧本溪 117000）

1 離心水泵應用中的問題

本鋼板材發(fā)電廠綜合車間熱電廠5臺單級雙吸離心循環(huán)水泵，由于當初水泵選型時，往往考慮水泵運行管網(wǎng)中最不利的條件，即最大揚程和最大流量等，并且在后續(xù)管網(wǎng)節(jié)能改造優(yōu)化中，對部分管網(wǎng)系統(tǒng)進行改造，更加造成了離心水泵性能的偏差。并在未來的生產運行中車間5臺循環(huán)水泵隨著改造逐漸偏離實際工況，造成水泵葉輪的氣蝕，電耗的增加，流量的降低，設備損壞率提高等情況。為了提高設備穩(wěn)定性，降低能耗決定對現(xiàn)有循環(huán)水管路上的離心泵進行改造。

2 離心水泵改造方法

本發(fā)電機組配有5臺單級雙吸離心泵，運行3臺備用2臺，額定轉速1480 r/min，功率355kW，揚程46 m。運行檢查發(fā)現(xiàn)水泵葉輪氣蝕嚴重，每隔3個月就要進行葉輪修復；電機電流較大，電機溫度較高；水塔立管上水壓力過大，水塔淋水盤經(jīng)常脫落，水流變大使內部填料經(jīng)常被沖毀；冷油器水側壓力高流速較快換熱效果下降，機組運行只能通過調整出入口閥門進行節(jié)流限壓，造成局部阻力增大，浪費能源。

泵的節(jié)能辦法往往有：1、通過安裝變頻投資較大；2、管網(wǎng)閥門調整損失較大，不是長久之計；3、葉輪切削應用水泵相似定律應用轉速不變改變葉輪尺寸。

根據(jù)車削節(jié)能辦法，對各處進行了壓力測試，循環(huán)水泵出口壓力0.4 MPa，凝汽器入口壓力0.30 MPa，水塔立管上水壓力0.20 MPa，在水塔頂部出口壓力較大，使淋水盤、填料損壞嚴重，水塔換熱效果降低，經(jīng)常進行倒換調整，只能通過調整泵的入口水門限制流量壓力。

通過節(jié)流限制后，發(fā)現(xiàn)循環(huán)水泵出口壓力降至0.33 MPa，凝汽器入口壓力0.24 MPa，水塔立管上水壓力0.15 MPa，滿足生產需要。由此可見，使用閥門調整，可以實現(xiàn)泵的工況改變，使流量下降，壓力降低，很大都消耗在閥門上，造成能源的極大浪費。

（1）車削方法

根據(jù)所需的運行數(shù)據(jù)對水泵葉輪外徑進行切削試驗，調整離心水泵性能特性，使水泵運行的工況點移到性能曲線的高效區(qū)，降低能耗。通常用水泵葉輪切削定律，計算葉輪外徑切削量，并逐漸調整完善切削量，利用定律關系如下：

字母意義

Q1--葉輪切削前的流量

H1--葉輪切削前的揚程

P1--葉輪切削前的軸功率

D1--葉輪切削前的葉輪外徑；

Q2--葉輪切削后的流量

H2--葉輪切削后的揚程

P2--葉輪切削后的軸功率

D2--葉輪切削后的葉輪外徑。

此公式是我國水泵行業(yè)經(jīng)驗公式，由公式1可以看出流量和葉輪直徑成正比關系，公式2中揚程可以用來校核公式1的葉輪切削直徑，因此在車削時要保證葉輪的直徑在合理范圍內，如果車削量較大，泵內會出現(xiàn)內漏，造成效率大幅下降，在實際車削中要留有一定的余量逐漸試驗，校核切削量。車削后可以根據(jù)數(shù)據(jù)對未來備件購置時進行重新選型及標定。

（2）計算車削葉輪外徑

流量2000 m3/h降到1900 m3/h

D1＝410×1900/2000＝389.5 mm

H2/H1＝(D2/D1)2

揚程：H2＝（Q2/Q1)）2×40m＝36.1m

逐步減小8～10 mm試驗運行，觀察電流變化情況,車削對比數(shù)據(jù)見表1。

表1 車削對比數(shù)據(jù)表

（3）試驗情況

為防止切削過量，實際操作中是按照從大到依次進行切削，每次切削后數(shù)據(jù)對比見表2。

表2 車削后試驗數(shù)據(jù)

根據(jù)試驗情況第一次和第二次可以滿足運行工藝要求，第三次切削后效率明顯降低，無法滿足生產情況，流量大幅度降低，在生產中逐漸根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)重新整定葉輪偏向角度和開度，選擇更優(yōu)秀的葉型，見圖1。

圖1 切削后水泵工況點

通過試驗泵的性能曲線與管道性能曲線達到理想?yún)^(qū)域，現(xiàn)在所有設備閥門開度達到100%，雖然流量下降，但泵的運行工況區(qū)后移與管路特性相匹配，因此，對泵的葉輪車削是一種快捷經(jīng)濟的做法，滿足了本廠換熱設備的工作需要。

3 車削后節(jié)能效益

（1）離心泵切削后耗電量明顯下降，每臺泵電流降低5A計算，5臺高壓單級雙吸離心循環(huán)水泵3運2備，每小時每臺節(jié)約電量55.42 kWh，每臺泵全年節(jié)能48.55萬kWh，3臺離心泵運行節(jié)能145.65萬kWh，按0.55元/kWh，全年節(jié)約費用80.11萬元。

（2）此次泵的改造應用效果良好避免了泵出現(xiàn)氣蝕的情況，降低了電耗，并逐漸完善泵的葉型和后續(xù)改造，在全廠得到了大力的推廣和應用；離心泵的葉輪車削為以后采購葉輪及選擇泵型打下了堅實的基礎；合理選擇揚程、流量相匹配的水泵，為未來新項目的建設做出了鋪墊。

4 結論

由于電廠設計中不能預見運行工況和未來管路的改變，水泵選型時流量和揚程往往偏大，使得在未來的運行中，離心水泵性能偏離最佳工況區(qū)域，使電能極大的浪費和未來改造中造成不必要的麻煩。本鋼發(fā)電廠循環(huán)泵改造中，水泵耗能使電廠的很大一部分，離心泵葉輪切削技術是節(jié)能改造中簡單成本低廉的方法之一，在電廠的節(jié)能改造中得以廣泛應用。通過合理正確的葉輪車削辦法，水泵實際運行性能曲線大幅提高，可大大降低能耗，具有很好的經(jīng)濟效益，為未來建設及改造帶來了更好的經(jīng)驗，對車削量及效率，水利損失還需要進一步的認證和實驗。

[1]蔡增基.龍?zhí)煊?流體力學泵與風機[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社.1999.12.

[2]施為東.流體力學教程[M].成都：西南交通大學出版社.1996.4.