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1、0目录目录三元流叶轮改造技术 机泵节能技术与市场分析2. 绿色照明能源管理4.3. 三元流叶轮改造技术三元流技术概况三元流技术概况 叶轮机械内的完全三元流动，应用吴仲华教授创立的叶轮机械内的完全三元流动，应用吴仲华教授创立的S1，S2，两流面理论可以用不同方法求解，一种是流函数方法，这一方，两流面理论可以用不同方法求解，一种是流函数方法，这一方法在数学上严谨，但物理上不太直观，另一种是直接计算流体流法在数学上严谨，但物理上不太直观，另一种是直接计算流体流动速度的流面（或流线）迭代法，这一方法物理上比较直观，反动速度的流面（或流线）迭代法，这一方法物理上比较直观，反映问题更接近实际。映问题更接近
2、实际。 泵叶轮内部由两个叶片、前后盖板组成一个完整的空间流场，泵叶轮内部由两个叶片、前后盖板组成一个完整的空间流场，观察者与叶轮同步旋转看到的是与时间无关的定常相对流动，我观察者与叶轮同步旋转看到的是与时间无关的定常相对流动，我们要求计算空间流场中任何一点的相对速度的大小及方向，从而们要求计算空间流场中任何一点的相对速度的大小及方向，从而建立我们的叶轮数学模型。建立我们的叶轮数学模型。三元流技术概念及原理三元流技术概念及原理以叶轮主轴、叶轮剖面、叶轮旋转方向以叶轮主轴、叶轮剖面、叶轮旋转方向三系建立圆柱坐标，坐标系里任意一点三系建立圆柱坐标，坐标系里任意一点的流度都可以用三元函数的流度都可以用
3、三元函数表示。表示。把叶轮内部的三元空间无限地分割，通过把叶轮内部的三元空间无限地分割，通过对也轮流到内的各个工作点分析，建立完对也轮流到内的各个工作点分析，建立完整、真实的叶轮内流动的数学模型。以此，整、真实的叶轮内流动的数学模型。以此，对叶轮流道分析更准确，最实际的反映流对叶轮流道分析更准确，最实际的反映流体的流场、压力分布也最接近实际。体的流场、压力分布也最接近实际。三元流叶轮改造技术的发展三元流叶轮改造技术的发展（1）一元流动：即把进口截面、出口截面的流速当作均匀的，流速W1=Q1/S进、W2=Q2/S出。则流速只是关于进口到出口流线长度坐标的一三元流叶轮改造技术的发展三元流叶轮改造技
4、术的发展元函数，所以叫一元流动。元函数，所以叫一元流动。 而显而易之，水流在叶轮流道内流速、压力并不是简单的，可而显而易之，水流在叶轮流道内流速、压力并不是简单的，可以看做均匀的。以看做均匀的。 故，一元流动理论无法真实反映的流体在叶轮内运动，所以泵故，一元流动理论无法真实反映的流体在叶轮内运动，所以泵轮设计偏离原来设计最佳效率点的情况很多。轮设计偏离原来设计最佳效率点的情况很多。三元流叶轮改造技术的发展三元流叶轮改造技术的发展（2 2）二元流动：）二元流动： 到了二十世纪八十年代，电子计算机得到普遍应用之后，出现了到了二十世纪八十年代，电子计算机得到普遍应用之后，出现了二元流动理论。二元流动
5、理论。 即沿图中右图中即沿图中右图中dcgh 曲面（回转面，也称曲面（回转面，也称s1 流面）和流面）和 bcgf曲曲面（子午面，也称面（子午面，也称s2 流面）计算出流速流面）计算出流速w的分布，即求出的分布，即求出w =f1(Z, )和和 w=f2（Z，R）即能计算出沿周）即能计算出沿周向向 和径和径R向向 流速流速及压力的变化。这种方法较为真实的流体通过叶轮流道的物理本及压力的变化。这种方法较为真实的流体通过叶轮流道的物理本质。质。 在二元流动理论中，任意一点（在二元流动理论中，任意一点（R0，0，Z0）我们即可以在）我们即可以在R= R0三元流叶轮改造技术的发展三元流叶轮改造技术的发展
6、 时即时即S1流面上流面上W=f（Z0，0）同理在）同理在= 0时即时即 S2流面上流面上W =f（Z0，R0）。事实上这两个速度并不相等，说明二元流动理论也）。事实上这两个速度并不相等，说明二元流动理论也并不能完全真实的反映。并不能完全真实的反映。（3 3）三元流动：）三元流动： 年我们率先在电子计算机上实现了两类流面交叉迭代求年我们率先在电子计算机上实现了两类流面交叉迭代求出三元流动的方法。出三元流动的方法。 三元流叶轮改造技术的发展三元流叶轮改造技术的发展图1表示一个叶片通道内的通流截面、流面坐标情况。设想空间流场内周向取JO-1个S2流面，它们与两个叶片表面形成JO个流片，每个流片通过
7、的流量相同；同样沿径向取IO1个S1流面，它们与机壳内外回转面形成流量相等的IO个流片图中JO=IO=3）。我们再取KO+1个与S1、S2流面不共面的任意回转面，其母线为子午面上的直线（或曲线）n，它称之为通流截面（图中KO=4），S1、S2流面与通流截面相交，构成了过空间点A 的非正交曲线坐标S1、S2，两类流面相交则构成流线坐标L。在任意通流截面上取任意方向q，对任何量A我们可写出：三元流叶轮改造技术的发展三元流叶轮改造技术的发展 由此可得出S1，S2两类流面的运动方程，计算出内部任何一点的速度W。根据流速W的分布，即能判断叶轮设计的好坏。求解方法如下： 式中w为液体在叶轮中的相对流 ，L
8、为流线（S1、S2两类流面的交线）。上式中的系数c11都是流线及通流截面几何角度的函数，一旦流线确定之后可立即求出。连续方程可写为：三元流叶轮改造技术的发展三元流叶轮改造技术的发展 为图1中通流截面上一个微元流管的面积，I0代表共有I0个S1流片（相邻的两个S1流面之间的流层），J0则为S2流片个数。射流射流尾迹尾迹三元流动：三元流动： 其模型如图2所示。三元流叶轮改造技术的发展三元流叶轮改造技术的发展图2中表示的是接近叶轮前盖板处的s1流面剖视图。 dhcg剖面线处代表两个相邻的叶片， 为进口，dc为出口。hg在流道出口附近出现了一个低能量流动区 tvh，它类似于一个旋涡，称之为尾迹。其主流
9、部分为vg段，出口流速w2可按三元流动理论作无粘性位流计算得出，这部分称之为射流。尾迹的出现，不但降低了叶轮的 水力效率，而且因减少了有效通流面积，也使泵的流量减少。三元流叶轮改造技术的发展三元流叶轮改造技术的发展三元流叶轮与普通叶轮比较：三元流叶轮与普通叶轮比较： 1子午流道形状的区别：子午流道形状的区别：如图叶轮的子午流道形状，adhe（bcgf）对应于图1中的叶片位置，ad为进口，he为出口，dh为叶轮前盖板内壁型线，ae为叶轮后盖板壁面型线。实线为三元流叶轮，虚线为传统一元流叶轮。前者轴向向进口方向延伸，轴向宽度大，造成流动损失尽可能小的进口条件，使泵的效率和气蚀性能得以改善。三元流叶
10、轮改造技术的发展三元流叶轮改造技术的发展 叶片在垂直轴线叶片在垂直轴线Z的平面上的平面上投影为投影为 adh曲面曲面,由于由于角的角的改变可以看到三元流叶片扭改变可以看到三元流叶片扭曲显著曲显著.而一元流叶片而一元流叶片a1d1h1则扭曲则扭曲度小度小,有时有时a1与与d1重合重合,叶片完叶片完全不扭曲全不扭曲,而只是一个板式弯而只是一个板式弯曲形叶片曲形叶片,我们称之为直叶片我们称之为直叶片.机泵节能技术与市场分析机泵节能技术与市场分析机泵节能方法机泵节能方法 现在机泵节能的主要方法：现在机泵节能的主要方法： 1、叶轮的切割、叶轮的切割 2、三元流技术、三元流技术 3、变频调速技术、变频调速
11、技术 4、涂层技术、涂层技术 5、管网优化、管网优化叶轮切割叶轮切割叶轮切割：叶轮切割： 定义：定义： 一般就是水泵的容量过大或过小，而现场改造泵的最简单的方法就是切割或加长叶片（对水泵一般是切割）。 叶轮外径的改变对流量、扬程（压力）、功率影响程度对于低比转数和中、高比转数是同的，对于低比转数，叶轮外径稍微改变其出口宽度改变不大，而高、中叶轮影响较大，且影响泵的效率。 特点：特点：切割叶轮外径将使泵的流量、扬程（压力）、功率改变。叶轮切割叶轮切割原则：原则：叶轮外径的切割应不影响效率不至于降低太多，叶轮外径的最大切割量跟比转数有关系（即中、高比转数叶轮切割范围较小）适应范围：适应范围：适应于
12、恒改变泵输出功率即同时减小（或增大）流量、扬程。（即常见的大马拉小车的情况）三元流叶轮改造技术三元流叶轮改造技术三元流叶轮改造技术的特点：三元流叶轮改造技术的特点：变频调速变频调速变频调速概述：变频调速概述： 交流电机调速技术的广泛运用，用变频器改变交流电机的转速方式来进行风机流量的控制，可以大幅度减少机械调控流量造成的能量损耗。调速的原理：调速的原理： 如有图 变频调速变频调速特点：特点：通过变频技术改变电机转速（即泵转速），因此使泵的扬程下降，流量改变。减少阀门节流的损失，适用于泵运行工况不稳定的情况。缺点：缺点：投资较大、效率相对降低、使用、维护繁琐。涂层技术涂层技术简介：简介： 水泵的
13、汽蚀、磨蚀及其联合作用的破坏一直是水泵运行、维护及管理工作中的一个重要问题，传统的表面保护玻璃及工艺已远远不能满足水泵抗汽蚀、磨蚀的要求。为了增强水泵过流部件表面抗汽蚀、磨蚀的能力，除了采用不锈钢或其它硬质合金制造叶片、叶轮室外，还对表面保护技术进行不断的试验研究。 金属涂层的研究我国在20世纪60、70年代就开始将环氧树脂及其复合物应用于水泵进行抗磨蚀保护。在20世纪80年代又相继开发了复合龙涂层、聚氨酯类涂层仿陶瓷涂层以及橡胶涂层等非金属涂层。另外有一些使用速钛胶、橡胶、搪瓷、陶瓷、玻璃等材料形成的非金属涂层，由于加工工艺复杂等原因使用较少。20世纪90年代，在工业领域还引进了美国DEVC
14、ON修复剂、ARC复合涂料、人造橡胶涂层等高分子聚合物材料。这些非金属涂层材料在泵站恶劣的使用玻璃下，往往因涂层与金属基体结合能力差以及材料本身硬度不够，很难达到预期的抗汽蚀、抗磨蚀效果。水泵抗汽蚀磨损防护技术的研究进展金属涂层的研究涂层技术涂层技术涂层技术：金属材料过流件遭受水流冲刷、汽蚀、腐蚀性介质的涂层技术：金属材料过流件遭受水流冲刷、汽蚀、腐蚀性介质的腐蚀、含颗粒液体的磨损磨蚀，导致流道表面损坏、泵效率降低、腐蚀、含颗粒液体的磨损磨蚀，导致流道表面损坏、泵效率降低、使用寿命缩短。用非金属涂层可以对受损的过流件表面进行修复，使用寿命缩短。用非金属涂层可以对受损的过流件表面进行修复，增加叶
15、轮表面的光滑度，提高泵的效率。增加叶轮表面的光滑度，提高泵的效率。 涂层技术特点：涂层技术特点： 无污垢，增加叶轮表面光滑度、耐腐蚀性，遏制气蚀，延迟无污垢，增加叶轮表面光滑度、耐腐蚀性，遏制气蚀，延迟叶轮使用寿命、提高泵的效率。叶轮使用寿命、提高泵的效率。机泵节能技术的总结机泵节能技术的总结1、三元流技术三元流技术：是一种量体裁衣的帮用户根据水泵的实际运行工：是一种量体裁衣的帮用户根据水泵的实际运行工况重新设计方案提高泵的效率的技术，改造简单。适应于运行工况重新设计方案提高泵的效率的技术，改造简单。适应于运行工况稳定下：增大（减少）流量、扬程；保持流量不变，改变扬程；况稳定下：增大（减少）流
16、量、扬程；保持流量不变，改变扬程；保持扬程不变，改变流量；在功率不变的情况下，提高流量、扬保持扬程不变，改变流量；在功率不变的情况下，提高流量、扬程。程。2、变频调速技术变频调速技术：对于运行工况不是稳定，需要同时增大（减少）：对于运行工况不是稳定，需要同时增大（减少）流量、扬程的情况，该技术投资大，操作、维护繁琐。流量、扬程的情况，该技术投资大，操作、维护繁琐。3、叶轮切割技术叶轮切割技术：只适用于恒改变泵的扬程、流量，操作简单。：只适用于恒改变泵的扬程、流量，操作简单。4、涂层技术涂层技术：侧重于要求叶轮耐腐蚀、叶轮更换频繁或繁琐，叶：侧重于要求叶轮耐腐蚀、叶轮更换频繁或繁琐，叶轮污垢、气
17、蚀严重的。提高叶轮表面的光滑度且在一定程度上能轮污垢、气蚀严重的。提高叶轮表面的光滑度且在一定程度上能提高泵的效率。提高泵的效率。机泵节能行业市场分析机泵节能行业市场分析余热利用技术简介概述概述余热余热 余热是在一定经济技术条件下，在能源利用设备中没有被利用的能源，也就是多余、废弃的能源。它包括： 高温废气余热 冷却介质余热 废汽废水余热 高温产品和炉渣余热 化学反应余热 可燃废气废液和废料余热 高压流体余压现状现状现状现状 工业是我国能源消费大户，能源消费量占全国能源消费总量的70%左右，特别是钢铁、有色金属、建材、化工、煤炭、电力、石油、石化等八个行业占全部工业能耗的78%， 而根据调查，
18、各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17%-67%，可回收利用的余热资源约为余热总资源的60%。 热电电力行业热电电力行业蒸汽减压器节流损失放散余热蒸汽烟气余热工业热水、热液钢铁行业钢铁行业现状：钢铁工业是我国重点的耗能大户，总能耗约占全国总能耗量的15%左右。余热：（1）炼焦：干法熄焦（CDQ）、导热油换热、上升管余热、焦炉煤气。（2）烧结球团：烧结矿、球团余热、烟气余热。（3）炼铁：高炉顶压、热风炉烟气余热、高炉煤气、炉渣余热。 （4）炼钢：烟道余热(饱和蒸汽) 、转炉煤气、冷却余热(饱和蒸汽) 。 （5）轧钢：加热炉余热（饱和蒸汽）。 各种余热资源约占全部生产能耗的68%，说明在目前钢
19、铁生产过程中2/3以上的能量是以废气、废渣和产品余热形式消耗。 石油化工行业石油化工行业蒸汽减压器节流损失放散余热蒸汽烟气余热工业热水、热液建材（水泥、玻璃、陶瓷）行业建材（水泥、玻璃、陶瓷）行业蒸汽减压器节流损失放散余热蒸汽烟气余热工业热水、热液高温辐射热钢铁行业的工艺流程、主要耗能钢铁行业的工艺流程、主要耗能钢铁厂流程与能耗示意图钢铁厂流程与能耗示意图余热利用的主要范围与参数余热利用的主要范围与参数玻璃厂：玻璃厂： 烟气烟气水泥厂：水泥厂： 烟气烟气化工厂：化工厂： 烟气烟气冶炼厂：冶炼厂： 烟气烟气烟气、蒸汽：烟气、蒸汽： 温度、流量、压力、稳定性、含尘量、含硫量、温度、流量、压力、稳定性、含尘量、含硫量、厂区布置厂区布置各个产业利用的主要能源各个产业利用的主要能源
