三元流技术在循环水泵改造中的应用

中外能源●100SINO-GLOBAL ENERGY2010年第 15卷三元流技术在循环水泵改造中的应用熊伟(中国石化洛阳分公司,河南洛阳471012)摘要洛阳石化化纤装置循环水站的6台离心式清水泵,其叶轮是依据-.元流理论设计制造的，但二元流理论并不完善，造成泵的实际运行T.况偏离额定T.况.同时由于存在不同程度的汽蚀现象,致使6台清水泵在较低的效率(75%~80%)下运行。为此,应用三元流技术对清水泵的叶轮进行改造:不改变电机、泵壳体、进出水管路等现有水泵系统，对叶片的进出安放角、叶片数.扭曲叶片各截面形状等进行优化设计,并采用铸烨结构进行加I.制造,从而避免叶片T.作面的流动分离,减少流动攒失.提高叶轮的T.作效率.最终达到提高水泵效率、节能降耗的日的。改造后的运:行情况表明:机泵运行平稳,噪音碱小,汽蚀现象明显减少,泵组效率由改造的的80%提高88.6%;改造后单台泵(流量为500m/h)电流降低13A.每年可节电168.48x10kw.h, 节省电费67.392万元。关键词元流循环水梨叶轮改造节能1前言出安放角、叶片数、扭曲叶片各截面形状等要素进中国石化洛阳分公司化纤装置循环水站有6行优化,从而避免叶片工作面的流动分离,战少流台离心式清水泵,设备位号为1~6号,并联于全封动损失,提高叶轮的工作效率,最终达到提高水泵闭式循环水系统,母管制运行。6台泵均为水平中效率.节能降耗的目的。该方法特点21主要有:①保开式双吸水泵，型号为SM602-720,2000年投用。留电机、泵壳体、进出水管路等现有水泵系统;②可.设计参数:扬程47m,流量5000m/h,转速970r/根据系统实际情况进行设计,达到“量体裁衣”的目.min,电机功率900kW ,额定电流107A。的;③工期短,效率高,见效快。6台清水泵的叶轮是按20世纪70年代提出的3改造实施情况二元流理论设计的,但二元流理论并不完善,造成洛阳化纤装置在2008年应用三元流技术对1~泵的实际运行工况偏离额定工况,单台泵的流最仅3号水泵叶轮进行改造。叶轮改造采用铸焊结构,为4428m2/h。在夏季，化纤装置高峰期用水量为即叶轮的叶片、侧盖板及转轮体分别铸造。叶片采2.7x10*m/h，需要同时开6台水泵来满足生产要用专用机床按给定的三维坐标点精确加工,侧盖板求。此外,由于存在不同程度的汽蚀现象,致使6台和转轮体过流表面利用机床精确加工。叶片按特定清水泵在较低的效率(75%~80%)下运行,增大了能的工艺定位于转轮体上,并进行组焊。叶轮外形尺耗和检修维护费用。为此,决定采用三元流技术对寸在完成正火加回火处理后加T.到位。叶轮尺寸偏1~3号清水泵进行节能技术改造。差按IEC497(蓄能泵模型验收试验国际规程)中有2三元流技术改造原理关规定执行。新叶轮叶片型线最大误差0.8mm;三元流理论是吴仲华院士于上世纪50年代提60%的过流表面粗糙度达到3.2μm,其余不低于出的。该理论将叶轮内部的三元立体空间无限分6.3μm;叶轮最大外缘上的不平衡质量不大于30g。割,通过对叶轮流道内的各工作点的分析,建立起1~3号水泵在2008年8月份投用。投用至今,完整真实的叶轮内流动的数学模型。刘殿魁!I提中国煤化工出了射流-尾迹模型，利用三元流动理论来求解泵叶轮内的流速分布,进而得出水泵叶轮优化设计的MYHCNM H G四川大学化工设备与机械专业，目前主要从事石化企业发展规划、生产工艺和机械设方法:根据叶轮内部流动特性的要求,对叶片的进备的技术改造工作。E-mail:xiongw@ypc.com.cn第3期熊伟.三元流技术在循环水泵改造中的应用机泵运行平稳,噪音减小,汽蚀现象明显减少,节能按0.4元/(kW.h)计算，则每年节省电费67.392万元。效果明显(相当于停开一台900kW的SM602 -720可以看出,该项目投资回报期约la左右,同时水泵),达到了改造的预期目标(见表1)。叶轮只需5个月就能完成加工制作并投产,因此该项目属于短平快项目,经济效益显著。表1改造前后泵的参数对比.5结语项目改造前方案实际效果总流量(m'.h")50004500应用三元流技术改造后,改善了水泵的运行状臂汇压力/MPa0.470.49况,减轻了汽蚀破坏程度,降低了运行电耗,达到了单泵电流/A87(平均) _7974(平均)预期目的。目前,改造后的机泵在运行过程中仍存轴功率/kW731.867泵组效率,%80888.6在一些问题需在以后改进:①泵体格兰箱排水孔径小，容易堵寒或溢流;②在设计中水泵没有配备出4经济效益分析成本:单台叶轮的加工制造费用在9~10万元/口排气管线,建议增加泵出口排气管线。台(包括设计费、制造加工费及运输费)。另外,3台参考文献:水泵在改造前进行解体拆装测绘、改造后在现场组(川刘殿魁.离心泵内具有射流-尾迹模型的三元流动计算[I].T.装测试的费用约18万元。项目总投资为45万元。程热物理学报, 1986,7(1):5-6.效益:改造后单台泵(流量为5000m/h)电流降[2]张有责.全二三元流技术在循环水泵改造巾的应用[小]上海节低13A,每台泵平均运行300d,改造3台泵每年可能,2009(4):32-33.节电: 13x3x24x300x6000=168.48x10(kW.h)。电价(编辑陈珏)Application of 3-Dimensional Flow Technology in Modificationof Circulating Water PumpsXiong Wei(SINOPEC Luoyang Company , Luoyang Henan 471012)[Abstract] The impellers of six centifugal pumps in the ceirculating waler station for chemical fiber plants inSinopec Luoyang Company were designed and manufactured based on 2 -dimensional flow theories.Due toflaws in 2-dimensional flow theories , the actual operating conditions of these pumps deviated from their ratedoperating conditions.In addition ,due to the existence of different degrees of cavitation , all the six pumps hadbeen operating with low eficiencies (ranging from 75% to 80% ).Technicians revamped the impellers of thepumps using 3- dimensional flow technology :making no changes to the existing pump system including motors,the shell of pumps and water inlets and outlets ;optimizing design for the inlet and outlet angles of im-pellers, ,the number of impellers and the shapes of all sections of twisted impellers ; adopting castweld construc-tions in processing.These measures could reduce the flow separation on the working face of impellers , reduceflow loss and raise the working fficiency of impellers , thereby raising the eficiency of these pumps and re-ducing energy consumption.After the revamp , the pumps operaled very well with lower noises and significanlyreduced cavitation.The eficiency of the pump set rose to 88.中国煤化工叩curent droppedby 13A (the flow rate was 5000m'/h) and 168.48x 10kW●fYHCNMHGcould be savedannually. .[Keywords] 3-dimensional flow technology ;circulating water pump ; impeller ; modification ; energy- saving