礦用離心泵現(xiàn)場性能檢測技術及應用

王京剛 宋龍波

(淄博市機電泵類產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院 山東淄博 255200)

1 前言

某鐵礦一級排水泵房，現(xiàn)有5臺長沙某水泵廠生產(chǎn)的SAP型單級雙吸離心泵，規(guī)格型號24SAP-18D，額定流量3 240m3/h，揚程16 m，轉速742 r/min，額定效率86.34%，軸功率163.61 kW。設備運行時間較長，且該泵房水源為礦井水，水質(zhì)中含有大量泥沙，為了解設備現(xiàn)狀，本文對該泵房中具有代表性的一臺離心泵進行現(xiàn)場性能檢測與分析。

2 離心泵節(jié)能檢測依據(jù)

開展泵類(站)節(jié)能檢測與分析的依據(jù)為已頒布實施的GB/T16666-2012泵類液體輸送系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測、SL548-2012泵站現(xiàn)場測試與安全檢測規(guī)程、GB/T19762-2007清水離心泵能效限定值及節(jié)能評價值。流量、揚程、功率、效率的檢測方法分別遵從GB/T3214、GB/T3216和GB/T13007。

3 離心泵節(jié)能檢測的儀器設備

儀器設備的精度直接關系到測試的不確定度，按照標準的要求，選擇符合精度要求的儀器設備，對于檢測數(shù)據(jù)的準確性、可靠性具有決定性作用。選用的儀器設備見表1。

表1 節(jié)能檢測儀器設備表

4 節(jié)能檢測結果

按照流量、揚程、功率、效率的檢測方法，對該臺離心泵進行數(shù)據(jù)采集和水力性能分析，結果見圖1、表2。

表2 結果計算表

5 節(jié)能分析

從檢測結果可以看出，此泵運行的工作點嚴重偏離額定工作點及高效區(qū)，流量和揚程已達不到工作要求，根據(jù)離心泵的運行工作環(huán)境和使用情況，本文對該泵效率下降的原因進行了充分論證和分析。

5.1 離心泵的運行狀況

該礦用離心泵已經(jīng)運行9年，未進行過大修或更換部件；該泵房直接從礦井內(nèi)取水，隨著季節(jié)變化，低水位期時，離心泵的吸水水位偏低，且水中含大量泥沙；該泵運行時存在外部喘振和噪聲現(xiàn)象。

5.2 離心泵效率低下原因分析

(1)汽蝕嚴重。如果液體中不含任何雜質(zhì)，即使在壓力很低時也不會發(fā)生汽蝕。但通常液體中總是含氣體或固體，這些雜質(zhì)成為汽蝕核子，在一定條件下誘發(fā)空穴情況。含砂水流由于水與砂的比重不同，砂粒運動軌跡與流線脫離，可能會加速汽蝕的發(fā)生。

(2)泵內(nèi)部能量損失嚴重。由于泵經(jīng)過長期運行，由于液體和泵的過流部件之間的摩擦而產(chǎn)生的能量會大量損失，主要包括液體和葉輪蓋板表面及泵腔的摩擦損失、葉輪密封環(huán)間的容積損失、過流部分液體速度大小和方向改變引起的水力損失。打開泵殼后，發(fā)現(xiàn)葉輪局部表面出現(xiàn)斑痕、裂紋，甚至有些地方出現(xiàn)穿孔現(xiàn)象。

5.3 性能改進措施

倘若使該泵恢復到設計工況點的水力性能，可通過以下方式到達要求：

第一種方案：變速調(diào)節(jié)。根據(jù)現(xiàn)在的運行工況點和設計工況點，應用比例定律和“相似工況拋物線”法，確定泵的轉速。

第二種方案：更換高效葉輪。(1)葉輪的設計采用三元流技術。通過三元流技術建立起完整、真實的葉輪內(nèi)流動的數(shù)學模型。通過這一方法，對葉輪流道分析可以做得最準確，反映流體的流場、壓力分布也最接近實際。葉輪出口為射流和尾跡(漩渦)的流動特征，在設計計算中得以體現(xiàn)。因此，設計的葉輪也就能更好地滿足工況要求，效率顯著提高。(2)葉輪的制造采用采用普通Q235鋼板壓制成型焊接的離心泵葉輪，并采用抗磨蝕材料對葉片及過流表面進行噴涂處理，這樣可以保證強度與剛度，具備足夠的抗液體腐蝕和抗汽蝕性能。

5.4 效果對比

綜合各方面因素，確認選擇第二種方案：更換葉輪。詳見圖2、圖3、表3。

表3 效果對比表

6 結論

礦用離心泵機組運行高能耗、低效率的因素主要是由于泵的效率低下導致的，利用精密的儀器和先進的檢測技術，檢測當前運行工況參數(shù)，分析存在高耗能、低效率的原因，準確找到設備與流體相匹配的最佳工況點，并提出最佳方案，通過消除泵的不利因素，提高流體輸送效率，可以徹底解決低效、高耗的問題，達到最好的節(jié)能效果。