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)能改造中的應用申延鵬,常金唱(河南晉開集團延化化工有限公司,河南廷津453200)【摘要】介紹了射流一尾跡三元流動理論與應用技術(shù)特點,運用該技術(shù)對循環(huán)水泵進行節(jié)能技術(shù)改逵。該項節(jié)能技術(shù)改造效果顯著,完全達到節(jié)能目的【關(guān)鍵詞】射流一尾跡三元流動;循環(huán)水泵;葉輪改逵;節(jié)能降耗【中圖分類號】『Q521【文獻標識碼】B【文章編號】1003-3467(201106-0048-目前節(jié)能降耗已成為全國各行各業(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。我國已把節(jié)能降耗提到了國的形狀、葉片厚度分布、安裝角進口角出口角及泵民經(jīng)濟發(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)離心泵是把原動機的機械能通過離心泵葉輪產(chǎn)《射流一尾跡三元流動理論》結(jié)合離心泵在使用中生的離心力使液體產(chǎn)生動能,從而達到輸送液體的的流量、揚程等具體參數(shù)設計制作的高效三元流葉目的,它廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個領域。因此通輪在不變動泵體安裝結(jié)構(gòu)的情況下?lián)Q裝于原泵體過優(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,見效最快的技改方式,達到節(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)原理我國離心泵多年來一直采用一元流理論設計離三元流技術(shù),實質(zhì)上就是通過使用先進的泵設心泵葉輪,它的設計理念是假定進出口流通截面及計軟件《射流一尾跡三元流動理論計算方法》,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)場實際的運行工況,重新進行泵內(nèi)水力部件速僅為一個自變量的函數(shù)。據(jù)此而設計出葉片的幾(主要是葉輪)的優(yōu)化設計。具體步驟是:先對“在何形狀制作出多種模型進行試驗擇優(yōu)選用。由于用”離心泵的流量、壓力電機耗功等進行測試,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行的工藝參數(shù)要求作為泵的設計參數(shù)這種葉輪的模型只能是有限的數(shù)種,因而無法保證再使用泵設計軟件設計出新葉輪保證可以和原型優(yōu)選模型與實際工況一致。這就導致離心泵葉輪偏互換,在不動管路電路、泵體等條件下實現(xiàn)節(jié)能或擴離設計最佳效率點,進而影響泵的實用效率大生產(chǎn)能力的目標。我國科學家吳仲華教授創(chuàng)立的S1S2兩類流面2.1一元、三元流動基本概念概念,奠定了葉輪機械三元流動理論的基礎,中科院下頁圖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《葉輪機械內(nèi)含輪內(nèi)兩個相鄰葉片和前后蓋板形成的流道abdr射流一尾跡的完全三元流的解法》。應用這一計算gh作為一個計算分析研究的單元。aehd、bge是兩方法對葉輪流道進行設計,有效地解決了尾跡區(qū)的個相鄰的葉片, donghi是葉輪前蓋板,bea是葉輪影響,提高了葉輪的水力效力同時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,視為一個截面變化的彎曲流管,離心泵的水力效率受水泵葉輪的進口輪徑、出認為沿流線的流速大小僅隨裁面大小而變化但假中國煤化工收稿日期:2011-02-21CNMHG作者簡介:申廷鵬(1959-),男,從事設備管理工作電話15560101236河南化工20ll年3月第28卷第3期(下)HENAN CHEMICAL INDUSTRY49定在每個橫斷面上如abd、ihn、eh等流速是相同中的葉片位置依次為進口、出口、葉輪前蓋板內(nèi)壁的。這樣在流體力學計算中流動速度(u)就只是型線葉輪后蓋板壁面型線。實線為三元流葉輪虛流線長度坐標(s)的一元函數(shù)。這種簡化使泵內(nèi)部線為傳統(tǒng)一元流葉輪。前者軸向向進口方向延伸流體力學的計算可以用手工算法得以實現(xiàn)。國內(nèi)采軸向?qū)挾却?造成流動損失盡可能小的進口條件,使用的雙吸水平中開泵就是采用這種理論設計的。泵的效率和氣蝕性能得以改善。2圖1葉輪圓柱坐標(R、中、a)及流動速度a然而由于葉輪流道 abedefgh的三元曲線形狀又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abd,in、h等等,任何一點都是不相由于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(R、φ、Z的函元流葉片a1、d1、h則扭曲度小,有時a1與d1重數(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,而只是一個板式彎曲形葉片,轉(zhuǎn)周向(φ坐標)的變化正是水泵向流體輸入功的我們稱之為直葉片。當然針對具體的設計,三元流最終體現(xiàn)。忽略這一點就無法計算水泵內(nèi)部的壓力設計的葉片進出口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理論只能計算葉輪葉片數(shù)目也不相同,不一描述進口、出口參數(shù)而不能準確分析葉輪內(nèi)部流動參數(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)部流動狀況的好壞是密不可分的,一元流理論固然簡單,但不能完全反葉輪是水泵的心臟,它決定了泵的揚程效率的映泵內(nèi)的真實流動,這就在設計上阻礙了泵效率的絕大部分泵體的影響較小。對于在用泵結(jié)合其在提高用的流量揚程及泵體,設計出可互換的高效率三元2.2“射流一尾跡”三元流動流葉輪換裝原泵內(nèi),這是投入最少簡單易行、見效最早在航空用離心壓氣機中用激光測速技術(shù)最快的技改方式觀察到“射流一尾跡”現(xiàn)象,如圖2所示,弧狀彎曲在實際生產(chǎn)運行中,由于離心泵不符合使用要線和啁g分別代表兩個相鄰的葉片,d為葉片進求往往采用切割葉輪的方式來解決。這種方法實口邊lg為葉片出口邊,m為葉片進口流速2為葉際上是減少了泵的流量和揚程此時電機功率會減片出口流速都是不均勻的。t是流動分離點,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旋渦。耗增大,并沒有起到節(jié)能的目的。而目前推廣的變cdng則是射流區(qū)可視為無黏性的位流區(qū),可按通常頻調(diào)速方案,是通過降低頻率來降低電機離心泵轉(zhuǎn)的三元流計算。速,從而使離心泵的流量和揚程下降,以減少電機功率損耗和閥門節(jié)流損失,達到一定的節(jié)能目的,離心泵的水力效率并沒有得到提高。且投資大使用維護費用較高,適宜于工況變化頰繁的情況下使用。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)圖2射流一尾跡模型中國煤化工電機易燒毀,維護工不下,對公司節(jié)能下面把差別較大的幾點加以描述:CNMH增效元以的分析論證后,采如圖3所示葉輪的子午流道形狀,對應于圖1用了依據(jù)《射流一尾跡三元流動理論》結(jié)合公司各河南化工HENAN CHEMICAL INDUSTRY2011年3月第28卷第3期(下)工段實際運行參數(shù)設計制造的新型葉輪先后對尿行,臺備用。完成改造后未出現(xiàn)因超負荷而燒毀素循環(huán)水泵和合成氨循環(huán)水泵實施了技術(shù)改造。在電機的現(xiàn)象維護工作量和維修費用明顯下降特別不變動工藝管線確保生產(chǎn)工況不變的情況下,通過是電耗大幅度下降,具體檢測數(shù)據(jù)見表1。換裝新型葉輪,使設備運行得到徹底優(yōu)化。公司已經(jīng)計算每年可節(jié)約電費達146.77萬元。通過對24臺循環(huán)水泵進行了技術(shù)改造,其中17臺泵運表1循環(huán)水泵技術(shù)改造檢測表規(guī)格型號總管壓力后運行電流/A改造前改造后12SH-1312SH-130.100.1252003767.574212SH-130.100.125101862.523117310.192SH-130.191161457285.508512SH-130.190.10570.427878410.538350sS44A0.330.3352717293041.1077350s4A0.30312840l1.825使用三元流葉輪提高了離心泵的工作效率,從而取葉輪是對流量、揚程都減少時使用的方法。此時電得了可觀的經(jīng)濟效益達到了節(jié)能降耗的目的。機功率會減少,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)論有時還會增大,因此水泵自身的水力效率是下降的。經(jīng)過上面的理論介紹與分析,以及改造實例,證換裝新泵由于管路底座甚至電路電機都要改變,明射流一尾跡三元流動理論在水泵設計方面具有顯不但周期長投資大不是萬不得已不宜采用。特別著優(yōu)勢,通過此技術(shù)直接對水泵的葉輪改造,不但能是對于要求泵揚程減少,流量增大或揚程、流量都夠提高水泵的運行效率實現(xiàn)節(jié)能:而且可以實現(xiàn)在電機許用功率條件下一起增大的情況切割葉輪保證電機不超載的情況下,改變揚程大幅提高流是無法應用的量”的技術(shù)目標。綜上所述,對在用的水泵使用三元流動理論設水泵制造廠對在用泵不符合使用要求時,可以計高效率可互換的葉輪無論對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)。我國農(nóng)資行業(yè)首次發(fā)布中國尿素批發(fā)指數(shù)中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料流通協(xié)會發(fā)布了中國化肥該指數(shù)是以2010年為基期基期為1863.25點價格指數(shù)系列中的中國尿素批發(fā)價格指數(shù),這在我業(yè)內(nèi)專家表示,中國化肥價格指數(shù)反映中國化國農(nóng)資行業(yè)中尚屬首次。這一指數(shù)的發(fā)布為國家肥市場總體價格水平、歷史走勢,研判價格波動規(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)等及律的工具進入指數(shù)時代。據(jù)介紹,中國尿素批發(fā)價時準確掌握國內(nèi)尿素市場價格水平、科學研判市格指數(shù)今后由中國農(nóng)資流通協(xié)會每周定期發(fā)布。場、判斷走勢提供了重要依據(jù)。協(xié)會據(jù)了解,首期發(fā)布的中國尿素批發(fā)價格指數(shù)為終推H中國煤化工價格指數(shù),并最映整個化肥行業(yè)CNMHG1949.51點,比基期上漲86.26點,漲幅為463%。經(jīng)濟見口0