三元流技术在循环水泵改造中的应用

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1、l 0 o 中 外能 源 S I N 0一 G L 0 B A L E N E R G Y 2 0 1 0 年第 1 5卷 三元流技术在循环水泵改造中的应用 熊 伟 ( 中 国石化 洛 阳分公司 ， 河南洛 阳 4 7 1 0 1 2 ) 摘 要洛阳石化化纤装置循环水站的6台离心式清水泵， 其叶轮是依据二元流理论设计制造的， 但二元流理论并不完善， 造 成泵 的实 际运 行 工况偏 离 额定 工况 ， 同时 由于 存在 不 同程 度 的汽 蚀现 象 。 致 使 6台清水 泵 在 较低 的效 率 f 7 5 8 0 ) 下 运行 。为此 ， 应用 三元流技 术对 清水泵 的叶 轮进行 改造 ：

2、不 改变 电机 、 泵壳 体 、 进 出水管 路等 现有 水泵 系统 ， 对 叶片 的进 出安放 角 、 叶片 数 、 扭 曲叶 片各 截面 形状 等进 行优 化设 计 ， 并 采用 铸 焊结 构进 行加 工制 造 ， 从 而避 免 叶 片 工作面 的流动 分离 ， 减少 流动损 失 ， 提高 叶轮的工作 效率 ， 最终 达到 提高水 泵效 率 、 节 能降耗 的 目的。改造后 的运 行情况 表 明 ： 机泵 运行 平稳 ， 噪音 减小 ， 汽蚀现 象明显 减少 ， 泵组 效率 由改造 前 的 8 0 提 高 8 8 6 ； 改造 后单 台泵( 流 量为 5 0 0 0 m a h ) 电流

3、降低 1 3 A， 每年 可节 电 1 6 8 4 8 x l &k W h， 节省 电费 6 7 3 9 2万 元 。 关键 词 三元流 循环水泵 叶轮 改造 节能 1前 言 中国石 化 洛 阳分 公 司化 纤装 置循 环 水 站 有 6 台离心 式清 水泵 。 设备 位号 为 1 6号 ， 并联 于 全封 闭式循 环水 系统 ， 母 管制 运行 。6台泵均 为水 平 中 开 式双 吸 水泵 ，型号 为 S M 6 0 2 7 2 0 ， 2 0 0 0年 投用 。 设 计参 数 ：扬 程 4 7 m，流 量 5 0 0 0 m h ，转 速 9 7 0 r m i n ， 电机功率 9 0

4、 0 k W ， 额 定 电流 1 0 7 A。 6台清水泵 的叶轮 是按 2 0世 纪 7 0年 代提 出 的 二元 流 理论 设计 的 ， 但 二 元流 理论 并 不完 善 ， 造 成 泵 的实际运 行工况 偏离额定 工况 ， 单 台泵 的流 量仅 为 4 4 2 8 m 3 h 。在 夏季 ，化纤 装 置 高 峰期 用 水 量 为 2 7 x 1 0 4 m S h ，需 要 同时 开 6台水 泵 来 满 足 生 产 要 求 。 此外 ， 由于存在 不 同程 度的 汽蚀现象 ， 致使 6台 清水泵 在较 低 的效率( 7 5 8 o ) T 运行 ， 增 大 了能 耗和检修 维护费 用

5、。为此 ， 决定 采用 三元流 技术对 1 3号清水泵 进行节 能技术 改造 。 2 三 元流技 术改造原 理 三元 流理 论是吴 仲华 院士于 上世 纪 5 O年 代提 出的 。该 理论将 叶轮 内部 的 三元 立体 空 间无 限分 割 ， 通 过 对 叶轮 流道 内的各工 作 点 的分 析 ， 建 立起 完 整 、 真实 的叶轮 内流动 的数 学模 型 。刘 殿 魁【 t 】 提 出了射 流一 尾迹模 型 ，利 用三元 流 动理论 来求解 泵 叶轮 内的流速 分布 ， 进而 得 出水 泵 叶轮优 化设 计 的 方法 ： 根 据 叶轮 内部流 动特 性 的要 求 对 叶 片 的进 出安 放角

6、 、 叶 片数 、 扭 曲叶 片各 截 面形 状 等 要素 进 行 优化 。 从 而避 免 叶 片工 作 面 的流 动分 离 ， 减少 流 动 损失 ， 提 高叶 轮 的工 作效 率 ， 最终 达 到 提 高水 泵 效率 、 节能降耗的 目的。该方法特点【 2 主要有 ： 保 留电机、 泵壳体、 进出水管路等现有水泵系统 ； 可 根据 系统 实 际情 况进 行设 计 ， 达到 “ 量 体裁衣 ” 的 目 的； 工期短， 效率高 ， 见效快。 3 改造 实施情 况 洛 阳化 纤装 置在 2 0 0 8 年 应用 三元 流技术对 l 3号水 泵 叶轮 进行 改造 。叶轮 改造 采用 铸 焊结 构

7、， 即 叶轮 的叶片 、 侧 盖板及 转轮 体分 别铸造 。叶片采 用专用 机床 按给 定 的三维 坐标点 精确 加工 侧 盖板 和转轮 体过流 表面利用 机床 精确加 工 。叶片 按特定 的工艺 定位 于转 轮体 上 ， 并进行 组焊 。叶 轮外 形尺 寸在完 成正火 加 回火处 理后 加工 到位 。 叶轮 尺寸偏 差 按 I E C 4 9 7 f 蓄 能泵 模 型验收 试验 国际规程)中有 关 规 定 执 行 。新 叶轮 叶 片 型 线 最 大 误 差 0 8 ra m； 6 O 的 过 流 表 面 粗 糙 度 达 到 3 2 1x m，其 余 不 低 于 6 3 m； 叶轮 最大外缘

8、上 的不平 衡质量不 大 于 3 0 g 。 1 3号水 泵在 2 0 0 8 年 8月 份投用 。投 用至今 ， 作 者简介 ： 熊伟 ， 工程 师 ， 1 9 9 6年毕 业 于四川 大 学化工设 备与机 械 专 业 。 目前主 要从 事石 化 企业发 展 规 划 、 生 产 工 艺和机 械 设 备 的技 术改造 工作 。 E - m a i l ： x i o n g w ly p c c t o m c a 第3期 熊伟 三元流 技术在循环水泵改造 中的应用 l 0 1 机泵运 行平稳 ， 噪音 减小 ， 汽 蚀现 象 明显减 少 ， 节能 效果 明显 f 相 当于停 开 一 台 9

9、0 0 k W 的 S M 6 0 2 7 2 0 水泵) ， 达到了改造的预期 目标( 见表 1 ) 。 表 1 改造 前后泵 的参数 对 比 项目 改造 前 方案 实际效 果 总流量 ( m h 一 1 5 O 0 0 4 5 0 0 5 0 o 0 管汇 压力 MP a 0 4 7 0 4 9 0 4 7 单泵 电流 A 8 7 ( 平 均1 7 9 7 4 ( 平均1 轴 功率， k W 7 3 1 8 6 7 8 泵 组效率 ， 8 0 8 8 8 8 6 4 经济效 益分析 成 本 ： 单 台 叶轮 的加工 制 造 费用 在 9 1 0万 元 台( 包 括设 计费 、 制 造加工

10、费 及运 输费 ) 。另外 ， 3台 水泵在改造前进行解体拆装测绘 、 改造后在现场组 装 测试 的费用 约 1 8万元 。项 目总投 资为 4 5万 元 。 效 益 ： 改造 后 单 台 泵( 流 量 为 5 0 0 0 m ， h ) 电流 降 低 1 3 A 每 台泵 平 均 运行 3 0 0 d ， 改 造 3台泵 每 年 可 节电： 1 3 x 3 x 2 4 x 3 0 0 x 6 0 0 0 = 1 6 8 4 8 x 1 0 4 ( k W h ) 。电价 按 0 4元 ( k W h 1 计算， 则每年节省电费 6 7 3 9 2万元。 可 以看 出 ， 该项 目投 资 回报

11、 期约 1 a左 右 ， 同时 叶轮 只需 5个 月就 能完 成加 工制 作并 投产 因此 该 项 目属 于短平 快项 目， 经 济效益 显著 。 5 结语 应用 三元 流技术 改 造后 ， 改 善 了水泵 的运 行状 况， 减轻了汽蚀破坏程度 ， 降低 了运行电耗 ， 达到了 预期 目的。 目前 ， 改 造后 的机 泵在 运行 过程 中仍存 在一些问题需在 以后改进 ： 泵体格兰箱排水孔径 小 ， 容易堵塞或溢流 ； 在设计 中水泵没有配备 出 口排气 管线 ， 建议增 加泵 出 口排气管线 。 参 考文 献 ： 1 】刘 殿魁 离心 泵 内具有射 流一 尾迹模 型 的三元流动 计算 J 】

12、 工 程 热物 理学报 ， 1 9 8 6 ， 7 ( 1 ) ： 5 - 6 【 2 】张 有贵 全 三元 流技术 在循 环 水泵 改造 中的应 用【 J 】 上 海 节 能 ， 2 0 0 9 ( 4 ) ： 3 2 - 3 3 ( 编辑陈 珏) App l i c a t i o n o f 3 -Di me n s i o na l Fl o w Te c h no l o g y i n M o d i fic a t i o n o f Ci r c u l a t i ng W a t e r Pu mps Xi o n g We i ( S I N O P EC L u o y

13、 a n g C o mp a n y， L u o y a n g H e n an 4 7 1 0 1 2 ) 【 Ab s t r a c t 】T h e i mp e l l e r s o f s i x c e n t ri f u g a l p u mp s i n t h e c i r c u l a t i n g w a t e r s t a t i o n f o r c h e mi c a l fi b e r p l a n t s i n S i n o p e c L u o y a n g Co mp a n y we r e d e s i g n

14、e d a n d ma n u f a c t u r e d b a s e d o n 2-d i me n s i o n a l flo w t h e o rie s Du e t o fla ws i n 2 -d i me n s i o n a l flo w t h e o rie s， t h e a c t u a l o p e r a t i n g c o n d i t i o n s o f t h e s e p u mp s d e v i a t e d f r o m t h e i r r a t e d o p e r a t i n g c o

15、n d i t i o n s I n a d d i t i o n， d u e t o t h e e x i s t e n c e o f d i ffe r e n t d e g r e e s o f c a v i t a t i o n， a l l t h e s i x p u mp s h a d b e e n o p e r a t i n g w i t h l o w e f fi c i e n c i e s( r a n g i n g f r o m 7 5 t o 8 0 ) T e c h n i c i ans r e v a m p e d t h e i m p e l l e r s o f t h e p u mp s u s i n g 3 一d i me n s i o n al fl o w t e c h n o l o g y： ma k i n g n o c h a n g e s t o the e x i s t i n g p u mp s y s t e m i n c l u d i n g mo t o rs the s h e l l