對改變水泵葉輪直徑的分析

摘 要：本文以江西洪城水業股份有限公司下正街水廠二級泵房為例，對改變水泵葉輪直徑進行了分析。通過以雙吸350S-44A型3#水泵為例對改變葉輪直徑進行分析，對切削水泵、降低合適揚程的新泵進行分析與對比，本文最終給出了傾向于更換水泵機組這個方案，并闡述了選擇這個方案的具體原因。

關鍵詞：水泵；葉輪；水業

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.194

1 引言

近幾年隨著公司供水管網的不斷改善以及優化調度方案的實施，下正街水廠的水泵工作壓力大部分時間（5：00-24：00）在0.24mpa-0.28mpa之間，深夜后期（0：00-5：00）在0.2mpa-0.22mpa之間運行，日供水量約7萬噸。從水泵性能參數可知3#-6#水泵機組運行已嚴重偏離最高效率工況點。因此有必要對其進行設備改造，以提高水泵的運行效率。

目前下正街水廠二級泵房共有六臺水泵機組。平時生產模式是：常開啟兩臺大泵，偶爾再加壹臺小泵運行。

供水示意圖如圖1所示，性能參數如表1所示。

2 對改變葉輪直徑進行分析

離心水泵工況點的改變由兩個方面引起：

①改變管道系統特性曲線，如水位變化、閘閥節流等；

②改變水泵本身的特性曲線，如水泵轉速，切削葉輪、水泵串、并聯等。

現場以雙吸350S-44A型3#水泵為例對改變葉輪直徑進行淺析：

2.1 切削水泵、降低揚程

2.1.1 擬把揚程由37米降至32米

根據水泵葉輪切削定律，H1 / H2 = （ D1 / D2 ）2 ，則切削后直徑D1=D=348.7mm，即原有葉輪從理論上計算要切削去375-348.7=26.3mm，根據原水泵比轉速實際為n比=90-150的中速水泵，其切割修正系數一般為0.94-0.85，即實際切割量為26.3×0.94-26.3×0.85之間。現取切割23mm得375-23=352mm葉輪直徑，切削系數為6.13%，在允許范圍內。

2.1.2 擬把揚程由37米降至26米

同上計算D2=D=314.3mm，切削量375-314.3=60.7mm經取修正系統，現場切割54mm得375-53=321mm葉輪葉輪直徑。

同理，切割定律計算Q2=995 m3/h，P2=82kw，切割后理論上每年可省電24×365×（130-82）=42萬kwh。

通過上述計算機結果雙吸350S-44A型3#泵的實際比轉速n比=138.91，經查葉輪切削限度與泵比轉速關系表可知其最大切削量與原葉輪外徑比值應該不超過14%，按照上述兩種切割方案：

①切削系數為6.13%符合要求；

②切削系數為14.4%，超過其最大切削量不符合要求。

（1）葉輪過度切削往往會引起泵效率的下降。實際性能與期望性之間差距巨大，會導致配套電機出現超電流現象甚至燒毀電動機，會造成葉輪報廢損失。經查手冊350S-44A型3#水泵工作在揚程41m-30m為高效率。因此對3#水泵葉輪切削應控制在揚程32m-30m之間選擇。

（2）葉輪切削后水泵流量都會變小，減少的水量必須由其它水泵來工作分擔。當選方案①時，經過計算需每天多開工2小時的2#水泵運行，折算用電量79×2×365=5.8萬kwh。當選方案②時，經過計算每天多開5小時的2#水泵運行，折算用電量79×5×365=15萬kwh。

（3）葉輪進行切割是憑經驗操作，經反復多次修正試驗后，還應對葉輪重新做靜、動平衡。葉輪切割存在葉輪不平衡或達不到預期效果風險。

2.2 更換水泵，選擇合適揚程的新泵

這又有兩種做法：

①只更換水泵，不換配套電動機；

②水泵電機整體更新。鑒于現役水泵機組已經使用超過十年，其中的3#電機曾經大修，遺留隱患是運行溫度偏高，新老配套還需要調整聯軸器。故選擇水泵電機整體更新的做法。

根據下正街水廠目前運行的情況，查找手冊，如選擇雙吸350S-26型水泵，流量972-1440m3/h，揚程32mm-22mm我認為是最佳選擇。當揚程為26m時，流程1260m3/h，運行效率能達到85%-88%之間，滿足水廠生產需要。該水泵軸功率N=101.5kw，相對350S-44A型水泵軸功率降低30kw，既比原水泵每年可省電26.3萬kwh，比經切削葉輪至32m揚程多省電6.3萬kwh。經市場咨詢，目前市場上一臺雙吸350S-26型水泵報價人民幣4.8萬元，含底座，其配套4-132kw電動機（西門子）人民幣3.2萬元，共計8萬元。如按整套更換水泵機組實施，一年能收加成本投入，第二年開始每年能節約電費10萬元。

3 小結

綜合上述全部分析，我傾向更換水泵機組，原因：

①原水泵使用有10多年，機械磨損腐蝕嚴重，增大葉輪切割風險；

②主力水泵，3#電動機進行過大修，目前運行溫升相對偏高；

③水泵葉輪切削后，可能會造成大馬拉小車現象，電動機空載損耗增加，降低節能效果。

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作者簡介：吳斌（1973-），男，江西余江人，研究方向：電氣工程及自動化。