江漢石油職工大學(xué)學(xué)報(bào)2004年7月Journal of Jianghan Petroleum University of Staff and Workers第17卷第4期14Sh--9A型循環(huán)水泵技術(shù)改進(jìn)與應(yīng)用李萍(中國(guó)石化集團(tuán)河南石油勘探局,河南南陽(yáng)473132)[摘要] 三元流技術(shù)可用于對(duì)14Sh-9A型循環(huán)水泵進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。改造后的水泵既能滿(mǎn)足供暖鍋爐負(fù)荷調(diào)整需要,又能減少甚至消除水泵出口節(jié)流損失,降低了水泵電能消耗,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。[關(guān)鍵詞]循環(huán)水泵;三元流;技術(shù)改造;節(jié)約電能 ;提高效率[中圖分類(lèi)號(hào)] TH318 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1009- -301X(2004)04- 0050- (02)河南石油勘探局擔(dān)負(fù)著河南油田中心區(qū)120萬(wàn)平方量接近的泵,這就造成了水泵實(shí)際運(yùn)行中存在的能耗高米的供暖任務(wù),現(xiàn)有蘭州水泵廠生產(chǎn)的14Sh-9A 型(表現(xiàn)為1m'供水量電耗高)、出口節(jié)流損失大(表現(xiàn)為水300KW熱水循環(huán)泵5臺(tái),這5臺(tái)熱水循環(huán)水泵的原設(shè)計(jì)泵出口壓力遠(yuǎn)高于鍋爐進(jìn)口壓力)等問(wèn)題。流量(Q=1170m2/h)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鍋爐運(yùn)行所需的循環(huán)水流針對(duì)上述問(wèn)題我們可采用目前較為先進(jìn)的三元流量(Q=600 m/h~900 m/h)。由于長(zhǎng)期以來(lái)采用減小技術(shù)對(duì)原泵進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造。三元理論是以有限葉片循環(huán)水泵出口閥門(mén)開(kāi)度的方法來(lái)降低鍋爐循環(huán)水流量，數(shù)為基礎(chǔ),假設(shè)流動(dòng)是不對(duì)稱(chēng)的,每個(gè)軸面的流動(dòng)各不相造成管網(wǎng)阻力損失過(guò)大,循環(huán)水泵長(zhǎng)期處在小于設(shè)計(jì)流同;另外,沿同一個(gè)過(guò)水?dāng)嗝孑S面速度也是不均勻分布量的低效率區(qū)工作,系統(tǒng)運(yùn)行極不經(jīng)濟(jì),浪費(fèi)了大量電的。這樣,軸面速度隨軸面、軸面流線和過(guò)水?dāng)嗝嫒齻€(gè)坐能;同時(shí)因循環(huán)水泵出口閘板閥長(zhǎng)期受到?jīng)_擊,可能導(dǎo)致標(biāo)而變化。其改造途徑是:不動(dòng)管路、泵體、電機(jī)等，依據(jù).閥門(mén)閘板變形而損壞,存在一定的安全隱患。實(shí)際運(yùn)行情況,采用三元流動(dòng)理論,重新設(shè)計(jì)水泵葉輪以針對(duì)以上問(wèn)題，曾考慮更換循環(huán)水泵、采用變頻調(diào)確保泵獲得盡可能高的效率。由于僅更換葉輪,現(xiàn)場(chǎng)工速電機(jī)等方案,但投資太大.回收期長(zhǎng),并且造成現(xiàn)有設(shè)作量很小;但由于改造后的水泵既能滿(mǎn)足供暖鍋爐負(fù)荷備的浪費(fèi)。而采用目前較為先進(jìn)的三元流技術(shù)重新設(shè)計(jì)調(diào)整的需要,又能盡量減少甚至消除水泵出口節(jié)流損失，改造葉輪,換裝于原泵體內(nèi),不動(dòng)設(shè)備基礎(chǔ)、管路和電機(jī)，實(shí)際上相當(dāng)于換了一臺(tái)新型的高效率泵。即可使改造后的14Sh-9A型循環(huán)水泵改變目前運(yùn)行工1.3 14Sh-9A 型循環(huán)水泵技術(shù)改造的理論依據(jù)況,降低循環(huán)水泵額定流量,減少出口閥門(mén)節(jié)流損失,提水泵的效率與其內(nèi)部流動(dòng)狀況密不可分,而傳統(tǒng)的一高循環(huán)水泵效率,降低循環(huán)水泵的電能消耗。元流理論不能完全反映泵內(nèi)的真實(shí)流動(dòng)狀態(tài),因而在設(shè)計(jì)114Sh--9A型循環(huán)水泵技術(shù)改進(jìn)的途徑及依據(jù)上阻礙了泵效率的提高。但通過(guò)三元射流-尾跡流動(dòng)計(jì)1.1 熱水循環(huán)泵運(yùn)行簡(jiǎn)況算,設(shè)計(jì)者能對(duì)粘性和壓力梯度引起的流體脫流(形成尾該局供熱管網(wǎng)共有5臺(tái)14Sh- -9A型300KW熱水跡區(qū))進(jìn)行定量分析,進(jìn)而改善葉輪內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài),減小進(jìn)循環(huán)泵,其中1# .2#泵承擔(dān)老區(qū)管網(wǎng)供水任務(wù),冬季供口沖擊、出口尾跡脫流等損失,使泵效率得以提高。暖運(yùn)行時(shí)開(kāi)1臺(tái)，備用1臺(tái);3#、4#、5#泵承擔(dān)新區(qū)管重新設(shè)計(jì)的三元流葉輪與原一元流葉輪除安裝尺網(wǎng)供水任務(wù),冬季供暖運(yùn)行時(shí)開(kāi)2臺(tái),備用1臺(tái),產(chǎn)品樣寸(軸孔、鍵、密封環(huán))相同外,出口截面增大,徑向尺寸減本設(shè)計(jì)值為:流量Q= 1170 m' /h,楊程H= 65m,配套電少,葉片形狀有很大的變化，為完全三元扭曲型,用計(jì)算機(jī)額定功率Ne= 300kW。機(jī)完成型線設(shè)計(jì)(見(jiàn)圖1、2)。.1.2 14Sh- -9A型循環(huán)水泵技術(shù)改造的途徑↑為了節(jié)約電能,必須使泵的效率盡量提高,同時(shí)還R↑必須使泵的高效率工作點(diǎn)盡量與泵的實(shí)際工況相接近。這兩點(diǎn)往往并不是僅僅根據(jù)產(chǎn)品樣本選一種合格的泵就能實(shí)現(xiàn)的.首先,目前我國(guó)工礦企業(yè)廣為采用的Sh型水平中開(kāi)式離心泵,是80年代采用一元流動(dòng)理論設(shè)計(jì)的。一元理z動(dòng)-二三兗(z)論假設(shè)流動(dòng)是軸對(duì)稱(chēng)的，即每個(gè)軸面上的流動(dòng)均相同,在1雙吸葉輪葉片的子午面試圖圖2葉片前枧圖同一個(gè)過(guò)水?dāng)嗝嫔陷S面速度均勻分布,因而軸面速度只隨軸面流線- -個(gè)坐標(biāo)變化。事實(shí)上，一元流方法已經(jīng)落后，葉輪內(nèi)水流速度為W,則流速W滿(mǎn)足下列偏微分方程:dw/dL=C W+C dW/dm+Cs1)根據(jù)該理論設(shè)計(jì)出的水泵效率低。其次,由于實(shí)際管線、式(1)中C.C.C為流線L幾何形狀及葉輪轉(zhuǎn)速的閥門(mén)等狀況千差萬(wàn)別，泵房設(shè)計(jì)者預(yù)先很難對(duì)泵的揚(yáng)程、流量要求進(jìn)行精確的計(jì)算,即使計(jì)算準(zhǔn)確也難以在泵制造函數(shù)I中國(guó)煤化工的投影線。按S和S.EC,于是可積分(1)式廠樣本中找到流量、揚(yáng)程完全相符的泵，只能采用型號(hào)盡.YHCNMHG[收稿日期] 2004-02- -25[作者簡(jiǎn)介]事萍(1967-).女,四川渠縣人,現(xiàn)為中國(guó)石化集團(tuán)河南石油勘探局工程師。李萍.14Sh--9A型循環(huán)水泵技術(shù)改進(jìn)與應(yīng)用5得出W沿L.的變化,其初值則由連續(xù)方程(2)確定。314Sh- -9A型循環(huán)水泵技術(shù)改進(jìn)后性能分析[[WndF=Q/n .(2)針對(duì)14Sh-9A型水泵改造后的實(shí)際使用狀況,我式(2)中F為流線L正交的通流面積,Wn為W在F們將其改造前后的性能作了如下對(duì)比(見(jiàn)圖3):的法線方向的分量,Q為泵流量，n為葉輪內(nèi)葉片數(shù)目。式(1)和式(2)在電子計(jì)算機(jī)上反復(fù)迭代求解，直到流線網(wǎng)絡(luò)收斂為止。我們可得出流速在葉輪內(nèi)任--點(diǎn)的數(shù)值即三元流動(dòng)解。改型葉輪流速W低于原型葉輪,這就降低了流動(dòng)損失,提高了效率;特別是葉輪出口段,改型葉輪流速呈加速而原型呈減速,因而改型葉輪大大減少了了出口分離的渦流,尾跡區(qū)的縮小使葉輪效率得到提高。從外觀上看,三元流葉片與一元流葉片的區(qū)別在于:(1)子午流道三元流葉片加寬了許多,特別是輪轂減少使通流能力增大;(2)子午流道三元流葉輪直徑減少,而出口寬度增大;(3)三元流葉片的扭曲度較-元流的大很多;9 200000080010001200 100(4)三元流葉片進(jìn)口邊向來(lái)流進(jìn)口伸展,減少了進(jìn)口損失。Q(m'm)應(yīng)當(dāng)指出,葉輪的這種變化實(shí)際上使其改變成為一圖314Sh-9A型水泵改造前后性能對(duì)比曲線圖種全新的泵,其效率最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)于目前運(yùn)行工況時(shí)的流本次對(duì)14Sh--9A型循環(huán)水泵技術(shù)改進(jìn)工作,重新量和揚(yáng)程，而這是用選取現(xiàn)有規(guī)格的泵或切割葉輪等方設(shè)計(jì)的三元流葉輪是按照額定流量為900m'/b設(shè)計(jì)的。法所無(wú)法達(dá)到的。隨著供暖負(fù)荷的改變和外圍管網(wǎng)的重新分配,鍋爐泵和214Sh-9A 型循環(huán)水泵技術(shù)改進(jìn)與應(yīng)用的節(jié)能效果改型泵的平均軸功率分別為:14Sh--9A型循環(huán)水泵葉輪改造前后對(duì)比測(cè)試表:(1)原型泵:時(shí)間:2003年12月24日平均功率:Pam = 225KW地點(diǎn):河南石油勘探局供熱服務(wù)站水泵效率:η順=(pXgXQXH)/p aX 100%=([0009.8測(cè)試儀器:3616電力示功儀X654/ 3600X<(0.94 -0. 23)X 102]+ 25000X0 100%=57.36%表1 14Sh-9A型循環(huán)水泵葉輪改造前后對(duì)比測(cè)試表式中:p一密度(kg/ m');g - -9.81m/s ;項(xiàng)目Q -流量(m'/s);H一楊程(m)泵1 m'供水量電耗為:225+ 654=0.344(KWh/ m')進(jìn)口壓力(Mpa)0.230.230.230.23↑ 0.230.230.230.23_(2)改型泵:出口壓力(M)0.900.87 0.930.860.980.850.940.86平均功率:Pax = 187KW工作電壓(38013803801380380380380380工作電話(A) 388345386338350285375T 323水泵效率:敗=(pXgXQX HD/p a時(shí)100X100% =[100有功功事(kW 232T 205 226196216160225187X9. 81X654/3600X<0. 86- -0. 23)]+ 187000X100%=60%無(wú)功功率(kvar) 113 112 96 109 113 114 102 11.總功事(kVA) T 258 C 236T 247T 225T 240 198248.3219.7式中:P -密度(kg/ m');g -9.81m/s';Q-流量.由表1可見(jiàn),在同樣工況下,改型泵比原型泵運(yùn)行效(m'/s);H一楊程(m) ;Pa- -電機(jī)實(shí)耗功率(w)率平均提高3. 8% ,電機(jī)工作電流平均下降了52A,軸功運(yùn)行所需的循環(huán)水流量減少到700 m/h~800 m' /h。率平均下降了38KW,平均節(jié)電率達(dá)到16. 9%。照此計(jì)因此,14Sh-9A型循環(huán)水泵技術(shù)改進(jìn)下一步工作思算,3臺(tái)泵-一個(gè)供暖季(100天)總共可節(jié)電:路應(yīng)按照額定流量為750 m*/h設(shè)計(jì)新型三元流葉輪,以38X24X 100X3=27.36(萬(wàn)KWh)進(jìn)一步提高水泵效率;同時(shí),更換原老型電機(jī)為新型節(jié)能可節(jié)省電費(fèi):27.36萬(wàn)KWhX0. 65元/KWh=17. 78萬(wàn)元電機(jī),將會(huì)取得更好的節(jié)能效果。Technology improvement and application of 14Sh- 9A model circulating water pumpLi Ping(Henan Oil Ex ploration Bureau ,SINOPEC, Nanyang Henan 473132 ,China)Abstract: Ternary flow technology can be used for 14Sh- 9A model circulating water pump to carry out technical im-provement. The water pump has been transformed can both satisfy the load adjustment needs of heating boiler, anddecrease even eliminate export throttling loss of water pump, whic中國(guó)煤化工consumption of elec-trical energy,and got good economic benefits.Key words:circulating water pump; ternary flow; technical reformaHCNMH G,:gy;raising eficiency[責(zé)任蝙輯宗慧榮]