14Sh-9A型循环水泵技术改进与应用

江汉石油职工大学学报2004年7月Journal of Jianghan Petroleum University of Staff and Workers第17卷第4期14Sh--9A型循环水泵技术改进与应用李萍(中国石化集团河南石油勘探局,河南南阳473132)[摘要] 三元流技术可用于对14Sh-9A型循环水泵进行技术改进。改造后的水泵既能满足供暖锅炉负荷调整需要,又能减少甚至消除水泵出口节流损失,降低了水泵电能消耗,取得了良好的经济效益。[关键词]循环水泵;三元流;技术改造;节约电能 ;提高效率[中图分类号] TH318 [文献标识码] A [文章编号] 1009- -301X(2004)04- 0050- (02)河南石油勘探局担负着河南油田中心区120万平方量接近的泵,这就造成了水泵实际运行中存在的能耗高米的供暖任务,现有兰州水泵厂生产的14Sh-9A 型(表现为1m'供水量电耗高)、出口节流损失大(表现为水300KW热水循环泵5台,这5台热水循环水泵的原设计泵出口压力远高于锅炉进口压力)等问题。流量(Q=1170m2/h)远远大于锅炉运行所需的循环水流针对上述问题我们可采用目前较为先进的三元流量(Q=600 m/h~900 m/h)。由于长期以来采用减小技术对原泵进行节能技术改造。三元理论是以有限叶片循环水泵出口阀门开度的方法来降低锅炉循环水流量，数为基础,假设流动是不对称的,每个轴面的流动各不相造成管网阻力损失过大,循环水泵长期处在小于设计流同;另外,沿同一个过水断面轴面速度也是不均匀分布量的低效率区工作,系统运行极不经济,浪费了大量电的。这样,轴面速度随轴面、轴面流线和过水断面三个坐能;同时因循环水泵出口闸板阀长期受到冲击,可能导致标而变化。其改造途径是:不动管路、泵体、电机等，依据.阀门闸板变形而损坏,存在一定的安全隐患。实际运行情况,采用三元流动理论,重新设计水泵叶轮以针对以上问题，曾考虑更换循环水泵、采用变频调确保泵获得尽可能高的效率。由于仅更换叶轮,现场工速电机等方案,但投资太大.回收期长,并且造成现有设作量很小;但由于改造后的水泵既能满足供暖锅炉负荷备的浪费。而采用目前较为先进的三元流技术重新设计调整的需要,又能尽量减少甚至消除水泵出口节流损失，改造叶轮,换装于原泵体内,不动设备基础、管路和电机，实际上相当于换了一台新型的高效率泵。即可使改造后的14Sh-9A型循环水泵改变目前运行工1.3 14Sh-9A 型循环水泵技术改造的理论依据况,降低循环水泵额定流量,减少出口阀门节流损失,提水泵的效率与其内部流动状况密不可分,而传统的一高循环水泵效率,降低循环水泵的电能消耗。元流理论不能完全反映泵内的真实流动状态,因而在设计114Sh--9A型循环水泵技术改进的途径及依据上阻碍了泵效率的提高。但通过三元射流-尾迹流动计1.1 热水循环泵运行简况算,设计者能对粘性和压力梯度引起的流体脱流(形成尾该局供热管网共有5台14Sh- -9A型300KW热水迹区)进行定量分析,进而改善叶轮内的流动状态,减小进循环泵,其中1# .2#泵承担老区管网供水任务,冬季供口冲击、出口尾迹脱流等损失,使泵效率得以提高。暖运行时开1台，备用1台;3#、4#、5#泵承担新区管重新设计的三元流叶轮与原一元流叶轮除安装尺网供水任务,冬季供暖运行时开2台,备用1台,产品样寸(轴孔、键、密封环)相同外,出口截面增大,径向尺寸减本设计值为:流量Q= 1170 m' /h,杨程H= 65m,配套电少,叶片形状有很大的变化，为完全三元扭曲型,用计算机额定功率Ne= 300kW。机完成型线设计(见图1、2)。.1.2 14Sh- -9A型循环水泵技术改造的途径↑为了节约电能,必须使泵的效率尽量提高,同时还R↑必须使泵的高效率工作点尽量与泵的实际工况相接近。这两点往往并不是仅仅根据产品样本选一种合格的泵就能实现的.首先,目前我国工矿企业广为采用的Sh型水平中开式离心泵,是80年代采用一元流动理论设计的。一元理z动-二三兖(z)论假设流动是轴对称的，即每个轴面上的流动均相同,在1双吸叶轮叶片的子午面试图图2叶片前枧图同一个过水断面上轴面速度均匀分布,因而轴面速度只随轴面流线- -个坐标变化。事实上，一元流方法已经落后，叶轮内水流速度为W,则流速W满足下列偏微分方程:dw/dL=C W+C dW/dm+Cs1)根据该理论设计出的水泵效率低。其次,由于实际管线、式(1)中C.C.C为流线L几何形状及叶轮转速的阀门等状况千差万别，泵房设计者预先很难对泵的扬程、流量要求进行精确的计算,即使计算准确也难以在泵制造函数I中国煤化工的投影线。按S和S.EC,于是可积分(1)式厂样本中找到流量、扬程完全相符的泵，只能采用型号尽.YHCNMHG[收稿日期] 2004-02- -25[作者简介]事萍(1967-).女,四川渠县人,现为中国石化集团河南石油勘探局工程师。李萍.14Sh--9A型循环水泵技术改进与应用5得出W沿L.的变化,其初值则由连续方程(2)确定。314Sh- -9A型循环水泵技术改进后性能分析[[WndF=Q/n .(2)针对14Sh-9A型水泵改造后的实际使用状况,我式(2)中F为流线L正交的通流面积,Wn为W在F们将其改造前后的性能作了如下对比(见图3):的法线方向的分量,Q为泵流量，n为叶轮内叶片数目。式(1)和式(2)在电子计算机上反复迭代求解，直到流线网络收敛为止。我们可得出流速在叶轮内任--点的数值即三元流动解。改型叶轮流速W低于原型叶轮,这就降低了流动损失,提高了效率;特别是叶轮出口段,改型叶轮流速呈加速而原型呈减速,因而改型叶轮大大减少了了出口分离的涡流,尾迹区的缩小使叶轮效率得到提高。从外观上看,三元流叶片与一元流叶片的区别在于:(1)子午流道三元流叶片加寬了许多,特别是轮毂减少使通流能力增大;(2)子午流道三元流叶轮直径减少,而出口宽度增大;(3)三元流叶片的扭曲度较-元流的大很多;9 200000080010001200 100(4)三元流叶片进口边向来流进口伸展,减少了进口损失。Q(m'm)应当指出,叶轮的这种变化实际上使其改变成为一图314Sh-9A型水泵改造前后性能对比曲线图种全新的泵,其效率最高点对应于目前运行工况时的流本次对14Sh--9A型循环水泵技术改进工作,重新量和扬程，而这是用选取现有规格的泵或切割叶轮等方设计的三元流叶轮是按照额定流量为900m'/b设计的。法所无法达到的。随着供暖负荷的改变和外围管网的重新分配,锅炉泵和214Sh-9A 型循环水泵技术改进与应用的节能效果改型泵的平均轴功率分别为:14Sh--9A型循环水泵叶轮改造前后对比测试表:(1)原型泵:时间:2003年12月24日平均功率:Pam = 225KW地点:河南石油勘探局供热服务站水泵效率:η顺=(pXgXQXH)/p aX 100%=([0009.8测试仪器:3616电力示功仪X654/ 3600X<(0.94 -0. 23)X 102]+ 25000X0 100%=57.36%表1 14Sh-9A型循环水泵叶轮改造前后对比测试表式中:p一密度(kg/ m');g - -9.81m/s ;项目Q -流量(m'/s);H一杨程(m)泵1 m'供水量电耗为:225+ 654=0.344(KWh/ m')进口压力(Mpa)0.230.230.230.23↑ 0.230.230.230.23_(2)改型泵:出口压力(M)0.900.87 0.930.860.980.850.940.86平均功率:Pax = 187KW工作电压(38013803801380380380380380工作电话(A) 388345386338350285375T 323水泵效率:败=(pXgXQX HD/p a时100X100% =[100有功功事(kW 232T 205 226196216160225187X9. 81X654/3600X<0. 86- -0. 23)]+ 187000X100%=60%无功功率(kvar) 113 112 96 109 113 114 102 11.总功事(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可见,在同样工况下,改型泵比原型泵运行效(m'/s);H一杨程(m) ;Pa- -电机实耗功率(w)率平均提高3. 8% ,电机工作电流平均下降了52A,轴功运行所需的循环水流量减少到700 m/h~800 m' /h。率平均下降了38KW,平均节电率达到16. 9%。照此计因此,14Sh-9A型循环水泵技术改进下一步工作思算,3台泵-一个供暖季(100天)总共可节电:路应按照额定流量为750 m*/h设计新型三元流叶轮,以38X24X 100X3=27.36(万KWh)进一步提高水泵效率;同时,更换原老型电机为新型节能可节省电费:27.36万KWhX0. 65元/KWh=17. 78万元电机,将会取得更好的节能效果。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中国煤化工consumption of elec-trical energy,and got good economic benefits.Key words:circulating water pump; ternary flow; technical reformaHCNMH G,:gy;raising eficiency[责任蝙辑宗慧荣]