2016年新编定速、定流量双吸型清水泵节能改造(上传)

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1、定速、定流量、清水泵节能改造研究范煜晟摘要：闸述了水泵三元流叶轮节能技术的研究及应用，三元流叶轮改造具有投资少、见效快，实施方便，节能显著等特点。关键词：水泵；三元流叶轮；节能技术1概述目前，水泵的节能改造主要改造归纳为以下几种方式1）切削叶轮节能改造：切削后的叶轮可以尽可能使水泵工况与系统工况接近。但同时降低了泵的效率，尤其是设计工况与实际工况偏差较大时，叶轮外径切削前后，其速度三角形难以保持相似，水泵效率降低很多。因此，其节能潜力是有限的。2）电机变频调改造：利用电机转速的改变来调整泵的流量和压力。对于经常性变工况运行的情形。采用变频技术是合

2、适的，但对于工况稳定，而采用变频来调整设计与实际的工况吻合性，技术上是不适宜的，长期低转速运行，虽节电，但水泵效率也是低的。3）根据系统实际运行的现状，更换泵及电机：这种措施投资大，施工周期长，实施难度也较大，而且灵活性差，如将来系统需水量增大，则难以应对。另外，对于仅一台备用水泵的情形，很难实施这种改造。以上三种改造方式，我公司根据实际运行情况进行选择性的应用，取得了显著的节能效果，但还有一些大功率的定速、定流量、稳定工况运行的水泵（如二、三期大、小闭式水泵）还具备改造空间，但以上三种方式都不适合，为此提出采用水泵三元流叶轮节能技术，提高水泵效

3、率，实现节能降耗。2水泵三元流叶轮节能技术的研究与探讨2．1水泵三元流叶轮理论的发展从水泵行业的设计理论看。1976年版美国权威工具书《泵手册》把我国科学家吴仲华创立的三元流动理论作为未来可能出现的新设计方法。1986年。《射流——尾迹三元流动计算》方法用于水泵设计。目前．国内外一些院所和大型泵公司陆续引进二元或准三元设计方法，进行水泵设计。2．2水泵三元流叶轮节能技术的原理1）水泵三元流叶轮节能技术，实质上是通过使用国内外领先的泵设计软件《射流——尾迹三元流动理论》，结合生产现场实际的运行工况，重新进行泵内水力部件(6主要是叶轮)的优化设计，然

4、后进行制造和更换，提高泵效率，减少能耗，可以针对实际使用要求，在不改变电机、泵体、管线等条件下增大流‘量、提高压力，以满足生产需要，或者在保证流量、压力不变的情况下降低电机工作电流，达到节能降耗的目的。2）具体作法是：根据用户的实际情况，先对在用离心泵的流量、压力、电机耗功等进行测试，并提出常年运行的工艺参数要求；再使用《射流——尾迹三元流动理论》设计出泵内过流元件--叶轮，保证可以和原型互换，在不动管路、电路、泵体等条件下，更换水力部件；最后在同样测试条件下，对改型泵进行测试比较。3）理论依据：传统的“一元流理论”，就是把叶轮内两个相邻叶片间形

5、成的流道。视为一个截面变化的弯曲流管。认为沿流线的流速大小随截面大小而变化，且假定在每个横断面上流速是均匀的，这样在流体力学计算中，流动速度()就只是流线长度坐标(8)的一元函数，这种简化使泵内部流体力学的计算可以用手工算法得以实现。国内广为用的Sh、SA型双吸水平中开泵立足原苏联同类泵加以模化设计，就是采用这种理论进行的。然而由于叶轮流道的三元曲线形状又是在等速旋转之中，流速(或压力)不但沿流线变化，而且沿横截面任一点都是不相同的，即流速是三元空间圆柱坐标的函数。特别是叶片数也是有限的，流速和压力沿旋转周向(坐标)的变化，正是水泵向流体输入功的

6、最终体现，忽略这一点就无法计算水泵的扬程，这也就是为什么“一元流理论“只能计算叶轮进口、出口参数，而不能分析叶轮内部流动参数的原因。水泵的效率显然与其内部流动状况的好坏是密不可分的。传统的设计者只能根据已有泵的相似模化总结出一些经验作法，进行叶轮形状的设计(如速度数法、保角度变换法等)。由此可见，一元流理论固然简单，但不能完全反映泵内的真实流动，这就在设计上阻碍了泵效率的提高。研究表明，由于粘性和压力梯度的存在，泵轮出口沿叶片吸力面及前盖板表面都会有流体的脱流。形成“尾迹”区——它们不但消耗了有用功降低泵效率，而且由于流道的堵塞，使流量减少。这些

7、都是一元流动理论无法预测和分析的，只有通过三元“射流——尾迹”流动计算才能得出定量分析，这样才能使我们改善叶轮内流动状态。减少进口冲击和出口尾迹脱流等损失，使泵效率真正得以提高。三元流叶轮与普通叶轮的比较：根据上述方法重新设计出的三元流叶轮与原元流叶轮有相同安装尺寸(轴孔、键、密封环)，但叶片形状有很大的变化。其区别见叶片示意图1。6图l中左图为叶轮叶片的子午面视图。只画出了双吸叶轮的左半面。右图为一个叶片的前视图。其主要区别在于：(1)子午流道三元流叶片加宽了许多，特别是轮毂减小，以增大流通能力。(2)子午流道三元流叶轮直径减小，而出口宽度增大

8、。(3)三元流叶片扭曲度较一元流大很多。(4)三元流叶片进El边向来流进口伸展。减少进口损失。因此，三元流叶轮是叶型更加合理，其设计参数