三元流技术在循环水泵节能改造中的应用

河南化工HENAN CHEMICAL INDUSTRY201年3月第28卷第3期(下)三元流技术在循环水泵节能改造中的应用申延鹏,常金唱(河南晋开集团延化化工有限公司,河南廷津453200)【摘要】介紹了射流一尾迹三元流动理论与应用技术特点,运用该技术对循环水泵进行节能技术改逵。该项节能技术改造效果显著,完全达到节能目的【关键词】射流一尾迹三元流动;循环水泵;叶轮改逵;节能降耗【中图分类号】『Q521【文献标识码】B【文章编号】1003-3467(201106-0048-目前节能降耗已成为全国各行各业特别是高口轮径轮毂比、子午流道的曲率变化叶型中心线耗能企业的重要任务。我国已把节能降耗提到了国的形状、叶片厚度分布、安装角进口角出口角及泵民经济发展非常重要的位置。的工作流量、压力变化等多种因素的影响。而根据离心泵是把原动机的机械能通过离心泵叶轮产《射流一尾迹三元流动理论》结合离心泵在使用中生的离心力使液体产生动能,从而达到输送液体的的流量、扬程等具体参数设计制作的高效三元流叶目的,它广泛应用于国民经济的各个领域。因此通轮在不变动泵体安装结构的情况下换装于原泵体过优化离心泵的性能做好离心泵的节能工作,是节内。以投资最少,见效最快的技改方式,达到节能降能降耗中至关重要的一环。耗的目的。1三元流技术概述2三元流技术原理我国离心泵多年来一直采用一元流理论设计离三元流技术,实质上就是通过使用先进的泵设心泵叶轮,它的设计理念是假定进出口流通截面及计软件《射流一尾迹三元流动理论计算方法》,结合流道内部任何流通截面的水流分布是均匀的而流生产现场实际的运行工况,重新进行泵内水力部件速仅为一个自变量的函数。据此而设计出叶片的几(主要是叶轮)的优化设计。具体步骤是:先对“在何形状制作出多种模型进行试验择优选用。由于用”离心泵的流量、压力电机耗功等进行测试,并离心泵在不同工况下其流量、压力变化范围很大而提出常年运行的工艺参数要求作为泵的设计参数这种叶轮的模型只能是有限的数种,因而无法保证再使用泵设计软件设计出新叶轮保证可以和原型优选模型与实际工况一致。这就导致离心泵叶轮偏互换,在不动管路电路、泵体等条件下实现节能或扩离设计最佳效率点,进而影响泵的实用效率大生产能力的目标。我国科学家吴仲华教授创立的S1S2两类流面2.1一元、三元流动基本概念概念,奠定了叶轮机械三元流动理论的基础,中科院下页图1左边是叶轮的局部视图,右边是把叶研究员刘殿魁教授于1986年提出了《叶轮机械内含轮内两个相邻叶片和前后盖板形成的流道abdr射流一尾迹的完全三元流的解法》。应用这一计算gh作为一个计算分析研究的单元。aehd、bge是两方法对叶轮流道进行设计,有效地解决了尾迹区的个相邻的叶片, donghi是叶轮前盖板,bea是叶轮影响,提高了叶轮的水力效力同时增大了有效流通后盖板。传统的“一元流理论”就是把叶轮内的曲面积提高了离心泵的工作效率形流道 abcdefgh,视为一个截面变化的弯曲流管,离心泵的水力效率受水泵叶轮的进口轮径、出认为沿流线的流速大小仅随裁面大小而变化但假中国煤化工收稿日期:2011-02-21CNMHG作者简介:申廷鹏(1959-),男,从事设备管理工作电话15560101236河南化工20ll年3月第28卷第3期(下)HENAN CHEMICAL INDUSTRY49定在每个横断面上如abd、ihn、eh等流速是相同中的叶片位置依次为进口、出口、叶轮前盖板内壁的。这样在流体力学计算中流动速度(u)就只是型线叶轮后盖板壁面型线。实线为三元流叶轮虚流线长度坐标(s)的一元函数。这种简化使泵内部线为传统一元流叶轮。前者轴向向进口方向延伸流体力学的计算可以用手工算法得以实现。国内采轴向宽度大,造成流动损失尽可能小的进口条件,使用的双吸水平中开泵就是采用这种理论设计的。泵的效率和气蚀性能得以改善。2图1叶轮圆柱坐标(R、中、a)及流动速度a然而由于叶轮流道 abedefgh的三元曲线形状又3叶片形状的差别是高速旋转的流速(或压力)不但沿流线变化,而叶片在垂直轴线Z的平面上投影为adh曲面,且沿横截面abd,in、h等等,任何一点都是不相由于角的改变可以看到三元流叶片扭曲显著而同的,即流速是三元空间圆柱坐标(R、φ、Z的函元流叶片a1、d1、h则扭曲度小,有时a1与d1重数)。特别是叶片数也是有限的,流速和压力沿旋合叶片完全不扭曲,而只是一个板式弯曲形叶片,转周向(φ坐标)的变化正是水泵向流体输入功的我们称之为直叶片。当然针对具体的设计,三元流最终体现。忽略这一点就无法计算水泵内部的压力设计的叶片进出口尺寸可能与一元流均不同甚至变化,这也就是为什么一元流动理论只能计算叶轮叶片数目也不相同,不一描述进口、出口参数而不能准确分析叶轮内部流动参数3水泵技改方式的比较的原因。水泵的效率显然与其内部流动状况的好坏是密不可分的,一元流理论固然简单,但不能完全反叶轮是水泵的心脏,它决定了泵的扬程效率的映泵内的真实流动,这就在设计上阻碍了泵效率的绝大部分泵体的影响较小。对于在用泵结合其在提高用的流量扬程及泵体,设计出可互换的高效率三元2.2“射流一尾迹”三元流动流叶轮换装原泵内,这是投入最少简单易行、见效最早在航空用离心压气机中用激光测速技术最快的技改方式观察到“射流一尾迹”现象,如图2所示,弧状弯曲在实际生产运行中,由于离心泵不符合使用要线和啁g分别代表两个相邻的叶片,d为叶片进求往往采用切割叶轮的方式来解决。这种方法实口边lg为叶片出口边,m为叶片进口流速2为叶际上是减少了泵的流量和扬程此时电机功率会减片出口流速都是不均匀的。t是流动分离点,hv即少。但由于流量的减少离心泵的水力效率下降单是尾迹区,是一些低能量流体组成类似一个旋涡。耗增大,并没有起到节能的目的。而目前推广的变cdng则是射流区可视为无黏性的位流区,可按通常频调速方案,是通过降低频率来降低电机离心泵转的三元流计算。速,从而使离心泵的流量和扬程下降,以减少电机功率损耗和阀门节流损失,达到一定的节能目的,离心泵的水力效率并没有得到提高。且投资大使用维护费用较高,适宜于工况变化颊繁的情况下使用。河南延化化工有限公司是历经30年发展起来的中型氮肥企业。生产系统使用的离心泵均为一元流结图2射流一尾迹模型中国煤化工电机易烧毁,维护工不下,对公司节能下面把差别较大的几点加以描述:CNMH增效元以的分析论证后,采如图3所示叶轮的子午流道形状,对应于图1用了依据《射流一尾迹三元流动理论》结合公司各河南化工HENAN CHEMICAL INDUSTRY2011年3月第28卷第3期(下)工段实际运行参数设计制造的新型叶轮先后对尿行,台备用。完成改造后未出现因超负荷而烧毁素循环水泵和合成氨循环水泵实施了技术改造。在电机的现象维护工作量和维修费用明显下降特别不变动工艺管线确保生产工况不变的情况下,通过是电耗大幅度下降,具体检测数据见表1。换装新型叶轮,使设备运行得到彻底优化。公司已经计算每年可节约电费达146.77万元。通过对24台循环水泵进行了技术改造,其中17台泵运表1循环水泵技术改造检测表规格型号总管压力后运行电流/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使用三元流叶轮提高了离心泵的工作效率,从而取叶轮是对流量、扬程都减少时使用的方法。此时电得了可观的经济效益达到了节能降耗的目的。机功率会减少,人们往往以为这样是节能了。但要知道由于流量的减少,单耗(吨水电耗)不但不减,4结论有时还会增大,因此水泵自身的水力效率是下降的。经过上面的理论介绍与分析,以及改造实例,证换装新泵由于管路底座甚至电路电机都要改变,明射流一尾迹三元流动理论在水泵设计方面具有显不但周期长投资大不是万不得已不宜采用。特别著优势,通过此技术直接对水泵的叶轮改造,不但能是对于要求泵扬程减少,流量增大或扬程、流量都够提高水泵的运行效率实现节能:而且可以实现在电机许用功率条件下一起增大的情况切割叶轮保证电机不超载的情况下,改变扬程大幅提高流是无法应用的量”的技术目标。综上所述,对在用的水泵使用三元流动理论设水泵制造厂对在用泵不符合使用要求时,可以计高效率可互换的叶轮无论对工频泵或变频泵都采用的方式只有切割叶轮或整体更换新泵。切割是行之有效的节能技改方案其投入产出比最优。我国农资行业首次发布中国尿素批发指数中国农业生产资料流通协会发布了中国化肥该指数是以2010年为基期基期为1863.25点价格指数系列中的中国尿素批发价格指数,这在我业内专家表示,中国化肥价格指数反映中国化国农资行业中尚属首次。这一指数的发布为国家肥市场总体价格水平、历史走势,研判价格波动规有关宏观调控部门、化肥生产企业和流通企业等及律的工具进入指数时代。据介绍,中国尿素批发价时准确掌握国内尿素市场价格水平、科学研判市格指数今后由中国农资流通协会每周定期发布。场、判断走势提供了重要依据。协会据了解,首期发布的中国尿素批发价格指数为终推H中国煤化工价格指数,并最映整个化肥行业CNMHG1949.51点,比基期上涨86.26点,涨幅为463%。经济见口0