葉輪切削技術在化工裝置生產中的應用

金海龍(遼寧大唐國際阜新煤制天然氣有限責任公司)

前言

大慶石化公司化肥廠熱水裝置有三臺熱水泵，主要負責供給廠內和廠外家屬區熱水，24h不間斷循環運行。在長期的運行過程中，要保持總管安全運行壓力在0.3-0.4MPa，最大循環流量在230m3/h左右。在此控制前提下，出口閥開度只能達到30%左右，不能再開大，否則造成總管超壓，引起管線泄漏。從上述現象初步分析，熱水泵產能可能過大，長期運行期間熱水泵不在最優性能曲線條件下，將導致大量能量浪費。因此，切削葉輪成為現有條件下最合適的處理此類問題的方式。

一、切削可行性分析

1.改造理由：

熱水泵的設計能力大于現在的總需求，目前只能長期用關小出口閥控制流量壓力，造成能量浪費，成本增加。

2.改造目標：

通過葉輪切削技術，降低熱水泵的運行成本，爭取達到將熱水泵運行每小時節電5度以上，且水量壓力滿足用戶需求。

3.現狀原因分析

分析各種可能的因素得圖如下：(圖-1)

根據上述因果分析圖和生產的實際情況分析，設計流量大于需求量是影響熱水泵運行效率和成本的主要因素：目前熱水管網最大循環流量230m3/h，而三臺熱水泵的型號是CZ100-250B，該泵設計流量250 m3/h，揚程70h。顯然該泵的設計能力大于現在的總需求，只能長期用出口閥控制流量壓力，造成能量浪費，所以確定它是造成熱水泵運行效率低成本高的主要因素。

為進一步確定主要因素，2009年11月19日—27日對熱水熱水泵及其熱水管網的進行了詳細的跟蹤驗證，驗證結果如下表1、表 2：(圖 2)

?

?

通過上述統計分析，熱水管網的最大循環量為218.125t/h，最小循環量為111.5t/h，循環量均值為162t/h；泵出口閥全開后熱水管網壓力為0.46MPa，超出了0.3-0.4MPa指標范圍。熱水泵的設計流量為250t/h，揚程為70h，由此可以確定，設計流量大于需求量是造成熱水泵運行效率低、成本高的主要因素。

二、葉輪切削技術方案

根據以上分析結果，決定采取先切削一臺水泵葉輪，切削成功后，再切削一臺水泵，留一臺水泵保持原工況。

經測量，熱水泵葉輪直徑為250mm，揚程70h，流量250 m3/h

切削后水泵的流量經驗計算公式：

式中G0、GC——水泵切削前、后的流量，單位m3/h

C——切削量，單位%。

按流量220 m3/h計算，可以計算出切削量為12%，即需要切削30mm。

按切削后水泵的流量經驗計算公式：HC=H0(100%-C%)2m H2O

計算切削后揚程為61.6m，基本能滿足工藝需要。

根據上述計算結果，并請教了一些比較有經驗的專業鉗工后，大膽實施了上述切削方案，即對葉輪切削了30mm后，將水泵恢復。

三、切削后的效果論證

切削后，熱水泵出口閥門的開關狀態對管網的壓力變化及水泵本身電流變化如下表所示：

?

從上表中可以看出，切削后水泵出口閥在全開的狀態下，熱水管網壓力達到了0.3-0.4MPa的控制指標范圍，水泵電流從115A下降至94A，水泵流量下降至215t/h，切削后水泵參數與切削時計算結果基本一致，切削目的達到，切削獲得成功。

五、經濟效益計算

直接經濟效益估算

每小時節約電：(115-94)×380/1000=7.98 度

每年節約電：7.98×24×365=69904.8度

每年節約資金：69904.8×0.42元/度=29360.016元

間接效益

避免因長期利用泵出口閥限流而將泵的出口閥損壞，節約了每年維護更新熱水泵出口閥的費用；避免熱水管網系統超壓帶來的危害，為裝置平穩運行提供了保障。

1、《水泵的類型和構造》，張衛著，機械工業出版社.

2、《切削理論》，機械制造工藝及設備教研室著，西安交通大學出版社.