對(duì)改變水泵葉輪直徑的分析

摘 要：本文以江西洪城水業(yè)股份有限公司下正街水廠二級(jí)泵房為例，對(duì)改變水泵葉輪直徑進(jìn)行了分析。通過(guò)以雙吸350S-44A型3#水泵為例對(duì)改變?nèi)~輪直徑進(jìn)行分析，對(duì)切削水泵、降低合適揚(yáng)程的新泵進(jìn)行分析與對(duì)比，本文最終給出了傾向于更換水泵機(jī)組這個(gè)方案，并闡述了選擇這個(gè)方案的具體原因。

關(guān)鍵詞：水泵；葉輪；水業(yè)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.194

1 引言

近幾年隨著公司供水管網(wǎng)的不斷改善以及優(yōu)化調(diào)度方案的實(shí)施，下正街水廠的水泵工作壓力大部分時(shí)間（5：00-24：00）在0.24mpa-0.28mpa之間，深夜后期（0：00-5：00）在0.2mpa-0.22mpa之間運(yùn)行，日供水量約7萬(wàn)噸。從水泵性能參數(shù)可知3#-6#水泵機(jī)組運(yùn)行已嚴(yán)重偏離最高效率工況點(diǎn)。因此有必要對(duì)其進(jìn)行設(shè)備改造，以提高水泵的運(yùn)行效率。

目前下正街水廠二級(jí)泵房共有六臺(tái)水泵機(jī)組。平時(shí)生產(chǎn)模式是：常開啟兩臺(tái)大泵，偶爾再加壹臺(tái)小泵運(yùn)行。

供水示意圖如圖1所示，性能參數(shù)如表1所示。

2 對(duì)改變?nèi)~輪直徑進(jìn)行分析

離心水泵工況點(diǎn)的改變由兩個(gè)方面引起：

①改變管道系統(tǒng)特性曲線，如水位變化、閘閥節(jié)流等；

②改變水泵本身的特性曲線，如水泵轉(zhuǎn)速，切削葉輪、水泵串、并聯(lián)等。

現(xiàn)場(chǎng)以雙吸350S-44A型3#水泵為例對(duì)改變?nèi)~輪直徑進(jìn)行淺析：

2.1 切削水泵、降低揚(yáng)程

2.1.1 擬把揚(yáng)程由37米降至32米

根據(jù)水泵葉輪切削定律，H1 / H2 = （ D1 / D2 ）2 ，則切削后直徑D1=D=348.7mm，即原有葉輪從理論上計(jì)算要切削去375-348.7=26.3mm，根據(jù)原水泵比轉(zhuǎn)速實(shí)際為n比=90-150的中速水泵，其切割修正系數(shù)一般為0.94-0.85，即實(shí)際切割量為26.3×0.94-26.3×0.85之間。現(xiàn)取切割23mm得375-23=352mm葉輪直徑，切削系數(shù)為6.13%，在允許范圍內(nèi)。

2.1.2 擬把揚(yáng)程由37米降至26米

同上計(jì)算D2=D=314.3mm，切削量375-314.3=60.7mm經(jīng)取修正系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)切割54mm得375-53=321mm葉輪葉輪直徑。

同理，切割定律計(jì)算Q2=995 m3/h，P2=82kw，切割后理論上每年可省電24×365×（130-82）=42萬(wàn)kwh。

通過(guò)上述計(jì)算機(jī)結(jié)果雙吸350S-44A型3#泵的實(shí)際比轉(zhuǎn)速n比=138.91，經(jīng)查葉輪切削限度與泵比轉(zhuǎn)速關(guān)系表可知其最大切削量與原葉輪外徑比值應(yīng)該不超過(guò)14%，按照上述兩種切割方案：

①切削系數(shù)為6.13%符合要求；

②切削系數(shù)為14.4%，超過(guò)其最大切削量不符合要求。

（1）葉輪過(guò)度切削往往會(huì)引起泵效率的下降。實(shí)際性能與期望性之間差距巨大，會(huì)導(dǎo)致配套電機(jī)出現(xiàn)超電流現(xiàn)象甚至燒毀電動(dòng)機(jī)，會(huì)造成葉輪報(bào)廢損失。經(jīng)查手冊(cè)350S-44A型3#水泵工作在揚(yáng)程41m-30m為高效率。因此對(duì)3#水泵葉輪切削應(yīng)控制在揚(yáng)程32m-30m之間選擇。

（2）葉輪切削后水泵流量都會(huì)變小，減少的水量必須由其它水泵來(lái)工作分擔(dān)。當(dāng)選方案①時(shí)，經(jīng)過(guò)計(jì)算需每天多開工2小時(shí)的2#水泵運(yùn)行，折算用電量79×2×365=5.8萬(wàn)kwh。當(dāng)選方案②時(shí)，經(jīng)過(guò)計(jì)算每天多開5小時(shí)的2#水泵運(yùn)行，折算用電量79×5×365=15萬(wàn)kwh。

（3）葉輪進(jìn)行切割是憑經(jīng)驗(yàn)操作，經(jīng)反復(fù)多次修正試驗(yàn)后，還應(yīng)對(duì)葉輪重新做靜、動(dòng)平衡。葉輪切割存在葉輪不平衡或達(dá)不到預(yù)期效果風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 更換水泵，選擇合適揚(yáng)程的新泵

這又有兩種做法：

①只更換水泵，不換配套電動(dòng)機(jī)；

②水泵電機(jī)整體更新。鑒于現(xiàn)役水泵機(jī)組已經(jīng)使用超過(guò)十年，其中的3#電機(jī)曾經(jīng)大修，遺留隱患是運(yùn)行溫度偏高，新老配套還需要調(diào)整聯(lián)軸器。故選擇水泵電機(jī)整體更新的做法。

根據(jù)下正街水廠目前運(yùn)行的情況，查找手冊(cè)，如選擇雙吸350S-26型水泵，流量972-1440m3/h，揚(yáng)程32mm-22mm我認(rèn)為是最佳選擇。當(dāng)揚(yáng)程為26m時(shí)，流程1260m3/h，運(yùn)行效率能達(dá)到85%-88%之間，滿足水廠生產(chǎn)需要。該水泵軸功率N=101.5kw，相對(duì)350S-44A型水泵軸功率降低30kw，既比原水泵每年可省電26.3萬(wàn)kwh，比經(jīng)切削葉輪至32m揚(yáng)程多省電6.3萬(wàn)kwh。經(jīng)市場(chǎng)咨詢，目前市場(chǎng)上一臺(tái)雙吸350S-26型水泵報(bào)價(jià)人民幣4.8萬(wàn)元，含底座，其配套4-132kw電動(dòng)機(jī)（西門子）人民幣3.2萬(wàn)元，共計(jì)8萬(wàn)元。如按整套更換水泵機(jī)組實(shí)施，一年能收加成本投入，第二年開始每年能節(jié)約電費(fèi)10萬(wàn)元。

3 小結(jié)

綜合上述全部分析，我傾向更換水泵機(jī)組，原因：

①原水泵使用有10多年，機(jī)械磨損腐蝕嚴(yán)重，增大葉輪切割風(fēng)險(xiǎn)；

②主力水泵，3#電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)大修，目前運(yùn)行溫升相對(duì)偏高；

③水泵葉輪切削后，可能會(huì)造成大馬拉小車現(xiàn)象，電動(dòng)機(jī)空載損耗增加，降低節(jié)能效果。

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作者簡(jiǎn)介：吳斌（1973-），男，江西余江人，研究方向：電氣工程及自動(dòng)化。