刍议水泵叶轮切削节能技术应用

本文对水泵供加压系统的现状进行分析,提出水泵运行中存在的问题,并对水泵工况进行调查,提出实施技术改造的技术方案,选择叶轮节能技术方案,并对产生的效果进行分析.

水泵；现状分析；技术方案；效果评价

[中图分类号]TH311[文献标识码]A[文章编号]1009-9646（2011）06-0008-02

一、现状分析

1.水泵运行存在的问题

笔者所在的水厂承担公司生产、生活用水的前端处理任务,是保证水质质量的主要和关键工序之一,包括取水、投矾反应、沉淀排泥、加压等生产工艺.投产70年代,期间电气系统进行升压、高压柜改造,部分水泵机组进行变频改造,但水泵比较落后,效率低.主要体现：

（1）水泵机组投产70年代,期间电气系统进行升压,部分水泵进行改造,但仍采用SH系列双吸卧式离心水泵,效率低.

（2）部分水泵机组出口闸门仍采用人工调节,通过抑制水泵的工作效能来调节流量和控制供水管网压力,能量省耗大.

（3）由于出口压力不能连续稳定控制,水泵启动瞬间管道承受压力大,容易造成输送管道破裂故障,导致水资源浪费严重.

2.水泵运行现状调查

（1）泵站有四台水泵机组设计供水量为11万m3/d.两用二备,实际供水量为8万m3/d,未达设计产能,通过调节阀门的开启度来实现调节流量的目的.2007年底泵站投入变频器控制系统,变频调速系统对4#泵电机进行变频控制.一般情况下,运行2#与4#泵,1#、3#作为大流量时的备用泵.

表一：2009年1-6月各机组运行平均压力表（略）

表一显示1#、2#、3#都处于压闸状态,（闸门全开压力通常为0.26~0.28Mpa）,而查阅4#运行记录也显示并未满负荷运行,由此可见,二台同时运行的机组在枯水季节富余大量工作能力,每年从四月开始,江水水位将会逐步上涨超过泵的顶部,吸程能耗将会大大减少,而供水安全性将会大大提高.而在每年12月―次年3月枯水季节泵出口压力高于0.4Mpa,或变频调频频率低于38HZ水泵机组因超过标准吸程而出现水泵掉水现象,在涨水季节从每年4-11月,由于水位高于水泵泵顶,无论怎么压闸或降低电机转速都不会出现水泵掉水现象影响到供水安全性.

二、水泵节能方案制定

由上述现状调查和工况分析可见,通过减少和消除水泵出口闸门的调压闸时间,可提高水泵效率,进而达到节能,可实现水泵节能,特别进入涨水季节后,节能的空间将更大,针对现状,经过对工艺的分析,我们确定了以下几个方案：

（1）改变离心泵的转速,如采取变频调速,我们一泵4#已采用,虽节能效果明显,但该方法要做电气改造,成本高,要报请审核计划需较长时间,一时难以实施.

（2）调节水泵出口闸门,调节可靠,简单易行,不需增加任何调节设备,但不经济,不能满足要求.

（3）采用“三元流动理论[1]”水泵高效节能技术对叶轮进行改造切削叶轮,在不动设备基础、管路、电机的情况下,即可使改造后泵组实际运行达到能提高整个泵组效率,降低供水单耗效果.

该方法就是将离心泵叶轮外径在合理范围内进行切削,查阅资料本岗位水泵叶轮的最大切削量为10%（原叶轮直径为550MM,也就是再节削50MM还能保证其功效）,切削叶轮成本低,加工费千元左右,工艺简单,且能有效节能.叶轮直径与流量、转速、功率之间的关系：Q′/Q等于D2′/D2,

H′/H等于（D2′/D2）2N′/N等于（D2′/D2）3

经过反复比较论证,选择切削叶轮节能方案作为本次论证课题.

在机组选择上,根据以往数据为基础,考虑季节长江水位等因素,选择将2#泵叶轮进行二次切削.2#泵一次切削时叶轮直径切至526MM,二次切削至510MM.

三、节能效果评价

确定节能方案后,通过分析论证确定其可行性后,于3月3日将2#泵叶轮进行二次节削,并安装投入运行.从本日起,泵班对2#机组进行了每日数据采集记录,并与2008年同期同压比对,作了专门的节能记录.

从3月3日截至6月30日,2#机组共运行1513小时10分,与2008年同期同压比,累计节能33399kWh.

表二：2009年与2008年各项经济指标对比表

表二显示09年3月比08年3月单耗减少0.0134kWh/m3,5月因1#机组参与运行超过08年5月0.0032kWh/m3,6月减少0.0041kWh/m3.

切削叶轮后电机电流降低1-3A,节约电能每天W等于（1-3）104等于（415.68-1247.04）kWh

全年平均节电：300*（415.68-1247.04）等于124704~374112kWh

按0.58元/kWh计算,切削后年创效

（124704~374112）kWh.58元/kWh等于（7.2-21.6）万元其节能效果非常明显.

四、结束语

通过对水厂水泵的现状进行分析,提出叶轮进行二次切削技术改造的方案,并对产生的效果进行分析.与泵类等设备采用变频调速技术实现节能相比投资小,见效快,可以在条件不具备的泵站应用,直接和间接经济效益十分明显.当然,每一项技术改造的实施要与现场设备、工艺相结合,需要进行大量深入细致考察研究、试验,以确保技术改造达到预期效果.

[1]刘殿魁.射流-尾迹三元流动理论及其应用[M].西安交通大学出版社,2010.7.

[2]江汉大学测量与控制技术研究所,自来水投矾人工神经网络自动控制系统,2010.11.

[3]北京利德华福电气技术有限公司,高压变频调速系统HARSVERT-A系列技术手册,2007.10.

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