河南化工HENAN CHEMICAL INDUSTRY201年3月第28卷第3期(下)三元流技術在循環(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,河南延津453200)【摘要】介紹了射流一尾三元流動理論與應用技術特點,運用該技術對循環(huán)水泵進行節(jié)能技術改造。該項節(jié)能枝術改造效果顯著,完全達到節(jié)能目的【關鍵詞】射流一尾跡三元流動;循環(huán)水泵;葉輪改造;節(jié)能降耗【中圖分類號】m051.21【文獻標識碼】B【文章編號】1003-3467(2011)06-0048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《射流一尾跡三元流動理論結合離心泵在使用中生的離心力使液體產生動能,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構的情況下?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。以投資最少,見效最快的技改方式,達到節(jié)能降能降耗中至關重要的一環(huán)。耗的目的1三元流技術概述2三元流技術原理我國離心泵多年來一直采用一元流理論設計離元流技術,實質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》結合流道內部任何流通截面的水流分布是均勻的,而流生產現(xiàn)場實際的運行工況,重新進行泵內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。大生產能力的目標。我國科學家吳仲華教授創(chuàng)立的SI、S2兩類流面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《葉輪機械內含輪內兩個相鄰葉片和前、后蓋板形成的流道abd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、bg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, denghui是葉輪前蓋板,bfei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截面大小而變化,但假收稿日期:2011-02-21作者簡介:申延鵬(1959-)男從事設備管理工作電話:1560101236河南化工2011年3月第28卷第3期(下)HENAN CHEMICAL INDUSTRY49定在每個橫斷面上如abd、in、egh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)。國內采軸向寬度大,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。↑RA\b圖1葉輪圓柱坐標(RΦ、a)及流動速度a然而由于葉輪流道 abcdefgh的三元曲線形狀又圖3葉片形狀的差別是高速旋轉的流速(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abed,ihn、gh等等任何一點都是不相由于中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部的壓力設計的葉片進出囗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)目也不相同不一一描述。進口出口參數(shù)而不能準確分析葉輪內部流動參數(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,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運行中,由于離心泵不符合使用要線h和g分別代表兩個相鄰的葉片,de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,g為葉片出口邊,m1為葉片進口流速,w2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。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),可按通常頻調速方案是通過降低頻率來降低電機、離心泵轉的三元流計算速,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,適宜于工況變化頻繁的情況下使用。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)。生產系統(tǒng)使用的離心泵均為一元流結構配用電機常年超負荷運行,電機易燒毀,維圖2射流一尾跡模型護工作量大,電耗及其它費用居高不下,對公司節(jié)能下面把差別較大的幾點加以描述增效影響很大。通過對節(jié)能手段的分析論證后,采如圖3所示,葉輪的子午流道形狀,對應于圖用了依據(jù)《射流一尾跡三元流動理論》,結合公司各河南化工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,7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L。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146.7萬元。通過對24臺循環(huán)水泵進行了技術改造,其中17臺泵運表1循環(huán)水泵技術改造檢測表規(guī)格型號運行電流/A量Wh,h年節(jié)電量年節(jié)電費改造前改造后改造前改造kW. h方元12SH-13075205920783812SH-130.101592003767.57420.10101.8862.52311731l1.78312SH-130.190.19112267.225344012SH-130.191962.41457285.508512SH-130.190.1927878410.538350s4A0.335293041.l077350s44A0.30166.6127.312840l1.825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出比最優(yōu)。我國農資行業(yè)首次發(fā)布中國尿素批發(fā)指數(shù)中國農業(yè)生產資料流通協(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)內專家表示,中國化肥價格指數(shù)反映中國化國農資行業(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)有關宏觀調控部門、化肥生產企業(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)價時準確掌握國內尿素市場價格水平、科學研判市格指數(shù)今后由中國農資流通協(xié)會每周定期發(fā)布場、判斷走勢提供了重要依據(jù)。協(xié)會還將陸續(xù)推出其他化肥品種的價格指數(shù),并最據(jù)了解,首期發(fā)布的中國尿素批發(fā)價格指數(shù)為終推出中國化肥價格指數(shù)這一反映整個化肥行業(yè)1949.51點,比基期上漲86.26點,漲幅為4.63%。經(jīng)濟現(xiàn)象變動的綜合指數(shù)。