河南化工HENAN CHEMICAL INDUSTRY201年3月第28卷第3期(下)三元流技術(shù)在循環(huán)水泵節(jié)能改造中的應(yīng)用申延鵬,常金唱(河南晉開(kāi)集團(tuán)延化化工有限公司,河南延津453200)【摘要】介紹了射流一尾三元流動(dòng)理論與應(yīng)用技術(shù)特點(diǎn),運(yùn)用該技術(shù)對(duì)循環(huán)水泵進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造。該項(xiàng)節(jié)能枝術(shù)改造效果顯著,完全達(dá)到節(jié)能目的【關(guān)鍵詞】射流一尾跡三元流動(dòng);循環(huán)水泵;葉輪改造;節(jié)能降耗【中圖分類號(hào)】m051.21【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】1003-3467(2011)06-0048目前,節(jié)能降耗已成為全國(guó)各行各業(yè),特別是高口輪徑、輪轂比、子午流道的曲率變化葉型中心線耗能企業(yè)的重要任務(wù)。我國(guó)已把節(jié)能降耗提到了國(guó)的形狀葉片厚度分布、安裝角進(jìn)口角、出口角及泵民經(jīng)濟(jì)發(fā)展非常重要的位置。的工作流量、壓力變化等多種因素的影響。而根據(jù)離心泵是把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能通過(guò)離心泵葉輪產(chǎn)《射流一尾跡三元流動(dòng)理論結(jié)合離心泵在使用中生的離心力使液體產(chǎn)生動(dòng)能,從而達(dá)到輸送液體的的流量揚(yáng)程等具體參數(shù)設(shè)計(jì)制作的高效三元流葉目的,它廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。因此通輪在不變動(dòng)泵體安裝結(jié)構(gòu)的情況下?lián)Q裝于原泵體過(guò)優(yōu)化離心泵的性能做好離心泵的節(jié)能工作,是節(jié)內(nèi)。以投資最少,見(jiàn)效最快的技改方式,達(dá)到節(jié)能降能降耗中至關(guān)重要的一環(huán)。耗的目的1三元流技術(shù)概述2三元流技術(shù)原理我國(guó)離心泵多年來(lái)一直采用一元流理論設(shè)計(jì)離元流技術(shù),實(shí)質(zhì)上就是通過(guò)使用先進(jìn)的泵設(shè)心泵葉輪,它的設(shè)計(jì)理念是假定進(jìn)出口流通截面及計(jì)軟件《射流一尾跡三元流動(dòng)理論計(jì)算方法》結(jié)合流道內(nèi)部任何流通截面的水流分布是均勻的,而流生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的運(yùn)行工況,重新進(jìn)行泵內(nèi)水力部件速僅為一個(gè)自變量的函數(shù)。據(jù)此而設(shè)計(jì)出葉片的幾(主要是葉輪)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。具體步驟是:先對(duì)“在何形狀,制作出多種模型進(jìn)行試驗(yàn)擇優(yōu)選用。由于用”離心泵的流量、壓力電機(jī)耗功等進(jìn)行測(cè)試,并離心泵在不同工況下其流量壓力變化范圍很大而提出常年運(yùn)行的工藝參數(shù)要求作為泵的設(shè)計(jì)參數(shù)這種葉輪的模型只能是有限的數(shù)種,因而無(wú)法保證再使用泵設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)出新葉輪,保證可以和原型優(yōu)選模型與實(shí)際工況一致。這就導(dǎo)致離心泵葉輪偏互換在不動(dòng)管路電路、泵體等條件下實(shí)現(xiàn)節(jié)能或擴(kuò)離設(shè)計(jì)最佳效率點(diǎn)進(jìn)而影響泵的實(shí)用效率。大生產(chǎn)能力的目標(biāo)。我國(guó)科學(xué)家吳仲華教授創(chuàng)立的SI、S2兩類流面2.1一元、三元流動(dòng)基本概念概念奠定了葉輪機(jī)械三元流動(dòng)理論的基礎(chǔ)中科院下頁(yè)圖1左邊是葉輪的局部視圖,右邊是把葉研究員劉殿魁教授于1986年提出了《葉輪機(jī)械內(nèi)含輪內(nèi)兩個(gè)相鄰葉片和前、后蓋板形成的流道abd射流一尾跡的完全三元流的解法》。應(yīng)用這一計(jì)算gh作為一個(gè)計(jì)算分析研究的單元。aehd、bg是兩方法對(duì)葉輪流道進(jìn)行設(shè)計(jì),有效地解決了尾跡區(qū)的個(gè)相鄰的葉片, denghui是葉輪前蓋板,bfei是葉輪影響提高了葉輪的水力效力,同時(shí)增大了有效流通后蓋板。傳統(tǒng)的“一元流理論”就是把葉輪內(nèi)的曲面積提高了離心泵的工作效率形流道 abcdefgh,視為一個(gè)截面變化的彎曲流管,離心泵的水力效率受水泵葉輪的進(jìn)口輪徑、出認(rèn)為沿流線的流速大小僅隨截面大小而變化,但假收稿日期:2011-02-21作者簡(jiǎn)介:申延鵬(1959-)男從事設(shè)備管理工作電話:1560101236河南化工2011年3月第28卷第3期(下)HENAN CHEMICAL INDUSTRY49定在每個(gè)橫斷面上如abd、in、egh等流速是相同中的葉片位置依次為進(jìn)口、出口、葉輪前蓋板內(nèi)壁的。這樣在流體力學(xué)計(jì)算中流動(dòng)速度(u)就只是型線葉輪后蓋板壁面型線。實(shí)線為三元流葉輪虛流線長(zhǎng)度坐標(biāo)(s)的一元函數(shù)。這種簡(jiǎn)化使泵內(nèi)部線為傳統(tǒng)一元流葉輪。前者軸向向進(jìn)口方向延伸,流體力學(xué)的計(jì)算可以用手工算法得以實(shí)現(xiàn)。國(guó)內(nèi)采軸向?qū)挾却?造成流動(dòng)損失盡可能小的進(jìn)口條件,使用的雙吸水平中開(kāi)泵就是采用這種理論設(shè)計(jì)的。泵的效率和氣蝕性能得以改善?！黂A\b圖1葉輪圓柱坐標(biāo)(RΦ、a)及流動(dòng)速度a然而由于葉輪流道 abcdefgh的三元曲線形狀又圖3葉片形狀的差別是高速旋轉(zhuǎn)的流速(或壓力)不但沿流線變化,而葉片在垂直軸線Z的平面上投影為adh曲面,且沿橫截面abed,ihn、gh等等任何一點(diǎn)都是不相由于中角的改變可以看到三元流葉片扭曲顯著而同的,即流速是三元空間圓柱坐標(biāo)(R、φ、Z的函元流葉片a1、d1、h則扭曲度小,有時(shí)a1與d1重?cái)?shù))。特別是葉片數(shù)也是有限的流速和壓力沿旋合,葉片完全不扭曲,而只是一個(gè)板式彎曲形葉片,轉(zhuǎn)周向(φ坐標(biāo))的變化正是水泵向流體輸入功的我們稱之為直葉片。當(dāng)然針對(duì)具體的設(shè)計(jì),三元流最終體現(xiàn)。忽略這一點(diǎn)就無(wú)法計(jì)算水泵內(nèi)部的壓力設(shè)計(jì)的葉片進(jìn)出囗尺寸可能與一元流均不同,甚至變化這也就是為什么一元流動(dòng)理論只能計(jì)算葉輪葉片數(shù)目也不相同不一一描述。進(jìn)口出口參數(shù)而不能準(zhǔn)確分析葉輪內(nèi)部流動(dòng)參數(shù)3水泵技改方式的比較的原因。水泵的效率顯然與其內(nèi)部流動(dòng)狀況的好壞是密不可分的,一元流理論固然簡(jiǎn)單,但不能完全反葉輪是水泵的心臟,它決定了泵的揚(yáng)程效率的映泵內(nèi)的真實(shí)流動(dòng),這就在設(shè)計(jì)上阻礙了泵效率的絕大部分泵體的影響較小。對(duì)于在用泵結(jié)合其在提高。用的流量揚(yáng)程及泵體設(shè)計(jì)出可互換的高效率三元2.2“射流一尾跡”三元流動(dòng)流葉輪,換裝原泵內(nèi),這是投入最少簡(jiǎn)單易行、見(jiàn)效最早在航空用離心壓氣機(jī)中用激光測(cè)速技術(shù)最快的技改方式。觀察到“射流一尾跡”現(xiàn)象,如圖2所示,弧狀彎曲在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中,由于離心泵不符合使用要線h和g分別代表兩個(gè)相鄰的葉片,de為葉片進(jìn)求往往采用切割葉輪的方式來(lái)解決。這種方法實(shí)口邊,g為葉片出口邊,m1為葉片進(jìn)口流速,w2為葉際上是減少了泵的流量和揚(yáng)程此時(shí)電機(jī)功率會(huì)減片出口流速都是不均勻的。是流動(dòng)分離點(diǎn)hv即少。但由于流量的減少離心泵的水力效率下降單是尾跡區(qū),是一些低能量流體組成類似一個(gè)旋渦。耗增大,并沒(méi)有起到節(jié)能的目的。而目前推廣的變cdng則是射流區(qū)可視為無(wú)黏性的位流區(qū),可按通常頻調(diào)速方案是通過(guò)降低頻率來(lái)降低電機(jī)、離心泵轉(zhuǎn)的三元流計(jì)算速,從而使離心泵的流量和揚(yáng)程下降,以減少電機(jī)功率損耗和閥門節(jié)流損失,達(dá)到一定的節(jié)能目的,離心泵的水力效率并沒(méi)有得到提高。且投資大,使用維護(hù)費(fèi)用較高,適宜于工況變化頻繁的情況下使用。河南延化化工有限公司是歷經(jīng)30年發(fā)展起來(lái)的中型氮肥企業(yè)。生產(chǎn)系統(tǒng)使用的離心泵均為一元流結(jié)構(gòu)配用電機(jī)常年超負(fù)荷運(yùn)行,電機(jī)易燒毀,維圖2射流一尾跡模型護(hù)工作量大,電耗及其它費(fèi)用居高不下,對(duì)公司節(jié)能下面把差別較大的幾點(diǎn)加以描述增效影響很大。通過(guò)對(duì)節(jié)能手段的分析論證后,采如圖3所示,葉輪的子午流道形狀,對(duì)應(yīng)于圖用了依據(jù)《射流一尾跡三元流動(dòng)理論》,結(jié)合公司各河南化工HENAN CHEMICAL INDUSTRY2011年3月第28卷第3期(下)工段實(shí)際運(yùn)行參數(shù)設(shè)計(jì)制造的新型葉輪先后對(duì)尿行,7臺(tái)備用。完成改造后未出現(xiàn)因超負(fù)荷而燒毀素循環(huán)水泵和合成氨循環(huán)水泵實(shí)施了技術(shù)改造。在電機(jī)的現(xiàn)象維護(hù)工作量和維修費(fèi)用明顯下降特別不變動(dòng)工藝管線確保生產(chǎn)工況不變的情況下通過(guò)是電耗大幅度下降具體檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表L。換裝新型葉輪,使設(shè)備運(yùn)行得到徹底優(yōu)化。公司已經(jīng)計(jì)算每年可節(jié)約電費(fèi)達(dá)146.7萬(wàn)元。通過(guò)對(duì)24臺(tái)循環(huán)水泵進(jìn)行了技術(shù)改造,其中17臺(tái)泵運(yùn)表1循環(huán)水泵技術(shù)改造檢測(cè)表規(guī)格型號(hào)運(yùn)行電流/A量Wh,h年節(jié)電量年節(jié)電費(fèi)改造前改造后改造前改造kW. h方元12SH-13075205920783812SH-130.101592003767.57420.10101.8862.52311731l1.78312SH-130.190.19112267.225344012SH-130.191962.41457285.508512SH-130.190.1927878410.538350s4A0.335293041.l077350s44A0.30166.6127.312840l1.825使用三元流葉輪提高了離心泵的工作效率從而取葉輪是對(duì)流量揚(yáng)程都減少時(shí)使用的方法。此時(shí)電得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益,達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。機(jī)功率會(huì)減少,人們往往以為這樣是節(jié)能了。但要知道由于流量的減少,單耗(噸水電耗)不但不減,4結(jié)論有時(shí)還會(huì)增大,因此水泵自身的水力效率是下降的。經(jīng)過(guò)上面的理論介紹與分析,以及改造實(shí)例證換裝新泵由于管路底座甚至電路電機(jī)都要改變明射流一尾跡三元流動(dòng)理論在水泵設(shè)計(jì)方面具有顯不但周期長(zhǎng),投資大,不是萬(wàn)不得已不宜采用。特別著優(yōu)勢(shì),通過(guò)此技術(shù)直接對(duì)水泵的葉輪改造,不但能是對(duì)于要求泵揚(yáng)程減少,流量增大,或揚(yáng)程流量都?jí)蛱岣咚玫倪\(yùn)行效率,實(shí)現(xiàn)節(jié)能而且可以實(shí)現(xiàn)在電機(jī)許用功率條件下一起增大的情況,切割葉輪“保證電機(jī)不超載的情況下,改變揚(yáng)程,大幅提高流是無(wú)法應(yīng)用的。量”的技術(shù)目標(biāo)。綜上所述,對(duì)在用的水泵,使用三元流動(dòng)理論設(shè)水泵制造廠對(duì)在用泵不符合使用要求時(shí),可以計(jì)高效率可互換的葉輪,無(wú)論對(duì)工頻泵或變頻泵都采用的方式只有切割葉輪或整體更換新泵。切割是行之有效的節(jié)能技改方案其投入產(chǎn)出比最優(yōu)。我國(guó)農(nóng)資行業(yè)首次發(fā)布中國(guó)尿素批發(fā)指數(shù)中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料流通協(xié)會(huì)發(fā)布了中國(guó)化肥該指數(shù)是以2010年為基期基期為1863.25點(diǎn)。價(jià)格指數(shù)系列中的中國(guó)尿素批發(fā)價(jià)格指數(shù)這在我業(yè)內(nèi)專家表示,中國(guó)化肥價(jià)格指數(shù)反映中國(guó)化國(guó)農(nóng)資行業(yè)中尚屬首次。這一指數(shù)的發(fā)布為國(guó)家肥市場(chǎng)總體價(jià)格水平、歷史走勢(shì),研判價(jià)格波動(dòng)規(guī)有關(guān)宏觀調(diào)控部門、化肥生產(chǎn)企業(yè)和流通企業(yè)等及律的工具進(jìn)入指數(shù)時(shí)代。據(jù)介紹中國(guó)尿素批發(fā)價(jià)時(shí)準(zhǔn)確掌握國(guó)內(nèi)尿素市場(chǎng)價(jià)格水平、科學(xué)研判市格指數(shù)今后由中國(guó)農(nóng)資流通協(xié)會(huì)每周定期發(fā)布場(chǎng)、判斷走勢(shì)提供了重要依據(jù)。協(xié)會(huì)還將陸續(xù)推出其他化肥品種的價(jià)格指數(shù),并最據(jù)了解,首期發(fā)布的中國(guó)尿素批發(fā)價(jià)格指數(shù)為終推出中國(guó)化肥價(jià)格指數(shù)這一反映整個(gè)化肥行業(yè)1949.51點(diǎn),比基期上漲86.26點(diǎn),漲幅為4.63%。經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象變動(dòng)的綜合指數(shù)。