水泵改造在優化供水工藝中的應用

摘 要：水廠某泵房日間供水運行二臺機泵可滿足供水需求，但晚間供水時，需要將二臺異步機泵調至最低速運行，甚至頻繁開停機泵。長此以往，易出現設備提早老化、故障等情況，而且異步機泵長期運行也直接影響到功率因數的控制。通過分析，對其中1臺同步機泵的葉輪、葉輪室、導葉體等水力原件進行改造，達到減少流量的目的，從而滿足日常供水需求，并緩解設備損傷、功率因數補償等矛盾，進一步起到降耗節能作用。

關鍵詞：流量；揚程；葉輪；水泵

1 概述

水廠某泵房有六臺大型立式斜流泵，其中4臺為88LKSE-18J型，二臺為88LKSE-10型，配套電機功率1600Kw，三臺為同步機，三臺為異步機。主要參數如下：

2 改造前狀況

該泵房原供水量約為46000m3/h（谷）～79000m3/h（峰），基本處于3用3備的狀態。隨著青草沙系統改造工程的推進，自2011年6月起，該泵房的供水工藝發生變化，供水量相應減少為42000m3/h（谷）～62000m3/h（峰），處于2用4備的狀態。雖然供水壓力有所減輕，但卻出現了新的問題，即：日間供水運行二臺機泵可滿足供水需求，但晚間供水時，需要將二臺異步機泵調至最低速運行，甚至頻繁開停機泵。長此以往，易出現設備提早老化、故障等情況，而且異步機泵長期運行也直接影響到功率因數的控制。

3 改造原則

根據上述情況，決定對該泵房的某臺水泵進行改造，以更好地滿足供水需求，確保設備安全可靠運行。

3.1 機泵選擇

從表1中可以看出，同步機泵（不可調速）流量較大。在供水量較大時（55000m3/h～62000m3/h），開啟一臺同步機泵、一臺異步機泵可滿足供水需求，但若下游水廠需水量減少時（42000m3/h～55000m3/h），即使異步機泵調速至最低，水量仍過剩，必須停役同步機泵，再開啟異步機泵才能滿足要求。若將一臺流量較大的同步機泵流量改小，再與異步機泵配合，這樣只需調節轉速，即可同時滿足峰谷供水需求，也可一并解決功率因數補償問題。因此，擬對流量最大的同步1#機泵進行改造。

3.2 性能參數

3.2.1 流量

由于該泵房的日常供水量為42000m3/h（谷）～62000m3/h（峰），異步機泵的流量調節范圍在21000m3/h～38000m3/h，因此，改造后機泵的流量控制在20000m3/h～28000m3/h較適合。

3.2.2 揚程

總揚程由幾何揚程Hg、阻力揚程Hf和速度揚程Hv三部分組成。其中：

幾何揚程Hg=上游水位-下游水位（根據該泵房的供水工藝得知，上游水位為9.5m，下游水位為3m），因此，幾何揚程Hg=9.5m-3m=6.5m。

3.2.3 效率

根據流量、揚程測算以及實際運行工況等，初步將設計點參數設定為Q=5.56m3/s，H=8.5m。按照此參數，繪制水泵性能曲線圖如圖1：

從圖中可以看出，當H=7.11m時，Q=5.9m3/s=21240m3/h，功率=84.2%，水泵運行處于高效區，因此，確定水泵的改造參數為：流量Q=5.56m3/s，揚程H=8.5m。

4 改造方案

由于此次僅對水泵部分進行改造，原電機保持不變，功率仍為1600W。而且原水泵安裝基礎和吐出管路以及泵的外筒體都保持不變，僅可改變水泵可抽部分中的葉輪室、葉輪、導葉體等水力原件。因此，根據新定參數，重新換算了葉輪和導葉體，改用了新的模型以保證達到參數要求。并根據新葉輪，新做了葉輪室。因吸入喇叭口和外接管不能變動，相應配合位葉輪室做了弧形過渡設計。另外，為了保證葉輪的使用壽命，使其能更長久的運行，增加了葉輪密封環和葉輪室密封環。

5 結束語

經過3個月的改造后，該水泵順利安裝就位，投入日常運行，運行情況良好。改造前后的參數對比如下：

從表2中可以看出，改造后水泵的流量約為23500m3/h，滿足了供水需求。同時，由于該水泵的配套電機為同步電機，因此也一并解決了功率因數補償問題。另外，從表2中也可看出，改造后電機的電流從95A下降至50A，供水電基數從27.07KW·h/km3下降至21.95 KW·h/km3。這樣不僅緩解了頻繁開停機泵的矛盾，減少了設備損傷，也起到了一定降耗節能作用。

參考文獻

[1]關醒凡.現代泵設計手冊[M].中國宇航出版社，1995.

[2]上海市政工程設計研究院.給排水設計手冊[M].中國建筑工業出版社，2004.

[3]秦大同，謝里陽.現代機械設計手冊[M].化學工業出版社，2011.