提高大型軸流泵高效運(yùn)行的對(duì)策

馬懷東 楊黎 蔣春燕（蘭州石化公司化肥廠，甘肅蘭州730060）

提高大型軸流泵高效運(yùn)行的對(duì)策

馬懷東 楊黎 蔣春燕（蘭州石化公司化肥廠，甘肅蘭州730060）

根據(jù)大型軸流式離心泵使用現(xiàn)狀，分析了循環(huán)水泵運(yùn)行效率低下和定子溫度高的原因。利用葉輪切割定理，通過(guò)計(jì)算，對(duì)循環(huán)水泵葉輪進(jìn)行了切割，并對(duì)電機(jī)增設(shè)了冷卻風(fēng)扇。有效解決了循環(huán)水泵效率低下及定子溫度高的難題。

循環(huán)水泵；葉輪切割；冷卻風(fēng)扇；運(yùn)行效率

1.循環(huán)水泵簡(jiǎn)介

化肥廠動(dòng)力儲(chǔ)運(yùn)車間有四臺(tái)大型循環(huán)水泵，屬于小揚(yáng)程、大流量軸流式離心泵，擔(dān)負(fù)著丙烯酸主裝置和公用工程循環(huán)水的正常供應(yīng)，為動(dòng)力儲(chǔ)運(yùn)車間關(guān)鍵設(shè)備。該設(shè)備能否長(zhǎng)周期運(yùn)行，直接決定著丙烯酸主裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行。循環(huán)水泵的型號(hào)為800HR，電機(jī)功率1000 KW，額定流量4500m3/h，揚(yáng)程56m，生產(chǎn)廠家為上海凱泉水泵廠，2007年5月正式投運(yùn)。

2.循環(huán)水泵使用現(xiàn)狀

該泵自07年5月投運(yùn)后，出口閥門開度（電動(dòng)蝶閥控制）只能達(dá)到25%左右，此時(shí)單臺(tái)泵的流量?jī)H能達(dá)到3100m3/h左右，電機(jī)實(shí)際功率已達(dá)到1000KW，而流量無(wú)法達(dá)到額定流量4500m3/h。

3.原因分析

3.1 循環(huán)水泵運(yùn)行效率低下原因

因設(shè)備較大，出廠時(shí)無(wú)法做臺(tái)架實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)場(chǎng)安裝后，只能在小流量、高揚(yáng)程工況下運(yùn)行，流量無(wú)法達(dá)到額定值，泵的運(yùn)行效率低下，經(jīng)核算后，只能達(dá)到50%左右。

3.2 電機(jī)定子溫度高的原因

電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間在滿負(fù)荷或超負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，是造成電機(jī)定子溫度持續(xù)偏高的主要原因。

4.解決對(duì)策

4.1 對(duì)循環(huán)水泵葉輪進(jìn)行切削，改變泵的性能曲線

4.1.1 泵和管網(wǎng)的聯(lián)合運(yùn)行曲線

泵和管網(wǎng)的聯(lián)合運(yùn)行曲線如圖所示：循環(huán)水系統(tǒng)的管網(wǎng)特性曲線Ⅰ，按照4500m3/h流量運(yùn)行，揚(yáng)程應(yīng)為HA，如圖中A點(diǎn)，水泵的特性曲線如Ⅳ所示。但設(shè)計(jì)時(shí)按照B點(diǎn)（4500m3/h，0.56MPa）揚(yáng)程選用水泵，其特性曲線如圖Ⅱ所示，工作點(diǎn)將變到C點(diǎn)，在C點(diǎn)水泵所消耗的軸功率遠(yuǎn)大于B點(diǎn)所耗軸功率，電機(jī)電流將超載（125A）。

4.1.2 循環(huán)水泵葉輪切削計(jì)算

當(dāng)泵在出口閥門開度為25%狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)：

泵的出口壓力P出=6.3kg/cm2，流量Q=3100m3/h，實(shí)際運(yùn)行電流I運(yùn)行=109A

當(dāng)泵在出口閥門全開狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)：

實(shí)際運(yùn)行電流I'=124-126A，實(shí)際電壓U=6300V

葉輪原始直徑：D1=920mm，電機(jī)參數(shù)：cosΦ=0.87，μ=95

根據(jù)葉輪切割定理，計(jì)算如下：

電機(jī)最大輸出功率：Pmax=1.732×U×I'×cosΦ×μ≈1120KW；

電機(jī)最佳輸出功率：P=1.732×U×I運(yùn)行×cosΦ×μ≈980KW；

切削量為：D1-D2=40mm

4.1.3 解體檢修，實(shí)施葉輪切削

自08年4月份開始，至2011年11月，利用3年時(shí)間，相繼對(duì)4臺(tái)循環(huán)水泵逐一進(jìn)行了解體檢修，并對(duì)葉輪實(shí)施了切削。

4.1.4 葉輪切削后泵和管網(wǎng)的聯(lián)合運(yùn)行曲線

葉輪切削后泵性能曲線變?yōu)棰?，水泵工作點(diǎn)由C點(diǎn)移到D點(diǎn)（4600m3/h，0.45MPa），水泵流量大幅提升，達(dá)到并略超額定流量，揚(yáng)程下降，軸功率降低（980KW），電機(jī)電流為99-103A，運(yùn)行效率大大提高。

4.2 電機(jī)增設(shè)冷卻風(fēng)扇

每臺(tái)循環(huán)水泵設(shè)計(jì)了一臺(tái)冷卻風(fēng)扇，并配備單獨(dú)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。電機(jī)定子溫度設(shè)置了六個(gè)聯(lián)鎖點(diǎn)，當(dāng)任何一點(diǎn)溫度超過(guò)145℃，泵即聯(lián)鎖停車。因電機(jī)長(zhǎng)期在滿負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，電機(jī)定子溫度居高不下。為防止溫度高而聯(lián)鎖停機(jī)，延長(zhǎng)電機(jī)使用壽命，避免電機(jī)故障頻發(fā)，我們?cè)谠鋮s風(fēng)扇的對(duì)側(cè)，增加了一臺(tái)冷卻風(fēng)扇，同時(shí)也單獨(dú)配備一臺(tái)功率為4KW的電機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇。

4.3 實(shí)施開二備二，提高水泵運(yùn)行效率

通過(guò)實(shí)施葉輪切削和增設(shè)冷卻風(fēng)扇改造后，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)兩開兩備，即開兩臺(tái)泵和原來(lái)開三臺(tái)泵的流量相當(dāng)，完全能夠滿足生產(chǎn)需求。現(xiàn)水泵出口閥門全開后，電機(jī)實(shí)際功率僅為980KW。不僅大大減小了電機(jī)負(fù)荷，降低了電機(jī)定子溫度，且大大提高了水泵運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)了該設(shè)備的高效、經(jīng)濟(jì)、平穩(wěn)、安全運(yùn)行。

5.結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代企業(yè)大力倡導(dǎo)節(jié)能、節(jié)水。作為基層設(shè)備管理者，通過(guò)對(duì)循環(huán)水泵葉輪切削和增設(shè)冷卻風(fēng)扇改造及實(shí)施開二備二方案后，完成了少開一臺(tái)水泵還能滿足主裝置工藝需要的節(jié)能目標(biāo)。提高了循環(huán)水系統(tǒng)的備機(jī)能力，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，增強(qiáng)了裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行能力。

［1］高慎琴，化工機(jī)器［M］北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1992.294-333.

［2］李家民，煉化設(shè)備手冊(cè)第一分冊(cè)［M］蘭州：蘭州大學(xué)出版社，2008.417-437.

馬懷東（1968-），男，1991年畢業(yè)于上海石油化工高等?？茖W(xué)校化工機(jī)械專業(yè)，2008年畢業(yè)于天津大學(xué)過(guò)程控制欲裝備專業(yè)，現(xiàn)從事設(shè)備管理專業(yè)，工程師。