提高大型軸流泵高效運行的對策

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行的對策

馬懷東 楊黎 蔣春燕（蘭州石化公司化肥廠，甘肅蘭州730060）

根據大型軸流式離心泵使用現狀，分析了循環水泵運行效率低下和定子溫度高的原因。利用葉輪切割定理，通過計算，對循環水泵葉輪進行了切割，并對電機增設了冷卻風扇。有效解決了循環水泵效率低下及定子溫度高的難題。

循環水泵；葉輪切割；冷卻風扇；運行效率

1.循環水泵簡介

化肥廠動力儲運車間有四臺大型循環水泵，屬于小揚程、大流量軸流式離心泵，擔負著丙烯酸主裝置和公用工程循環水的正常供應，為動力儲運車間關鍵設備。該設備能否長周期運行，直接決定著丙烯酸主裝置的安全平穩運行。循環水泵的型號為800HR，電機功率1000 KW，額定流量4500m3/h，揚程56m，生產廠家為上海凱泉水泵廠，2007年5月正式投運。

2.循環水泵使用現狀

該泵自07年5月投運后，出口閥門開度（電動蝶閥控制）只能達到25%左右，此時單臺泵的流量僅能達到3100m3/h左右，電機實際功率已達到1000KW，而流量無法達到額定流量4500m3/h。

3.原因分析

3.1 循環水泵運行效率低下原因

因設備較大，出廠時無法做臺架實驗。現場安裝后，只能在小流量、高揚程工況下運行，流量無法達到額定值，泵的運行效率低下，經核算后，只能達到50%左右。

3.2 電機定子溫度高的原因

電機長時間在滿負荷或超負荷狀態下運行，是造成電機定子溫度持續偏高的主要原因。

4.解決對策

4.1 對循環水泵葉輪進行切削，改變泵的性能曲線

4.1.1 泵和管網的聯合運行曲線

泵和管網的聯合運行曲線如圖所示：循環水系統的管網特性曲線Ⅰ，按照4500m3/h流量運行，揚程應為HA，如圖中A點，水泵的特性曲線如Ⅳ所示。但設計時按照B點（4500m3/h，0.56MPa）揚程選用水泵，其特性曲線如圖Ⅱ所示，工作點將變到C點，在C點水泵所消耗的軸功率遠大于B點所耗軸功率，電機電流將超載（125A）。

4.1.2 循環水泵葉輪切削計算

當泵在出口閥門開度為25%狀態下運行時：

泵的出口壓力P出=6.3kg/cm2，流量Q=3100m3/h，實際運行電流I運行=109A

當泵在出口閥門全開狀態下運行時：

實際運行電流I'=124-126A，實際電壓U=6300V

葉輪原始直徑：D1=920mm，電機參數：cosΦ=0.87，μ=95

根據葉輪切割定理，計算如下：

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

電機最佳輸出功率：P=1.732×U×I運行×cosΦ×μ≈980KW；

切削量為：D1-D2=40mm

4.1.3 解體檢修，實施葉輪切削

自08年4月份開始，至2011年11月，利用3年時間，相繼對4臺循環水泵逐一進行了解體檢修，并對葉輪實施了切削。

4.1.4 葉輪切削后泵和管網的聯合運行曲線

葉輪切削后泵性能曲線變為Ⅲ，水泵工作點由C點移到D點（4600m3/h，0.45MPa），水泵流量大幅提升，達到并略超額定流量，揚程下降，軸功率降低（980KW），電機電流為99-103A，運行效率大大提高。

4.2 電機增設冷卻風扇

每臺循環水泵設計了一臺冷卻風扇，并配備單獨電機驅動。電機定子溫度設置了六個聯鎖點，當任何一點溫度超過145℃，泵即聯鎖停車。因電機長期在滿負荷狀態下運行，電機定子溫度居高不下。為防止溫度高而聯鎖停機，延長電機使用壽命，避免電機故障頻發，我們在原冷卻風扇的對側，增加了一臺冷卻風扇，同時也單獨配備一臺功率為4KW的電機驅動風扇。

4.3 實施開二備二，提高水泵運行效率

通過實施葉輪切削和增設冷卻風扇改造后，現已實現兩開兩備，即開兩臺泵和原來開三臺泵的流量相當，完全能夠滿足生產需求。現水泵出口閥門全開后，電機實際功率僅為980KW。不僅大大減小了電機負荷，降低了電機定子溫度，且大大提高了水泵運行效率，實現了該設備的高效、經濟、平穩、安全運行。

5.結語

現代企業大力倡導節能、節水。作為基層設備管理者，通過對循環水泵葉輪切削和增設冷卻風扇改造及實施開二備二方案后，完成了少開一臺水泵還能滿足主裝置工藝需要的節能目標。提高了循環水系統的備機能力，延長了設備的使用壽命，增強了裝置的安全穩定運行能力。

［1］高慎琴，化工機器［M］北京：化學工業出版社，1992.294-333.

［2］李家民，煉化設備手冊第一分冊［M］蘭州：蘭州大學出版社，2008.417-437.

馬懷東（1968-），男，1991年畢業于上海石油化工高等專科學校化工機械專業，2008年畢業于天津大學過程控制欲裝備專業，現從事設備管理專業，工程師。