多級離心泵取級改造節能研究

王軍太

(蘭州西固熱電有限責任公司，蘭州 730070)

多級離心泵結構上由2個及2個以上葉輪串聯組成，容量和功率消耗較大。在設備選型時，離心泵的揚程和流量一般按所需流體高程及流量的1.10～1.15倍計算。為滿足生產工藝要求，必須在離心泵出口管路加裝節流調節裝置或再循環調節裝置，造成了較大的節流損失和再循環損失。

離心泵節能降耗改造主要有變頻調速(包括液力偶合器)、車削葉輪和多級離心泵減少葉輪等方法。變頻調速和液力偶合器改造節能效果較好，但改造設備系統復雜、工期長、投資大、運行維護和后續成本較高。水泵車削葉輪可降低揚程，但流量也隨之降低，可能影響生產工藝需求，且葉輪車削不可逆，車削后不可恢復，減少葉輪是多級離心泵節能降耗改造行之有效的方法。

1 多級離心泵取級改造原理

泵的軸功率計算公式：N=γHQ/1 000η。N---軸功率(KW)；γ---泵輸送液體的重度(N/m3)；H---揚程(m)；Q---流量(m3/s)；η---泵的效率。

多級離心泵揚程為串聯多級葉輪揚程之和，減少級數，泵的揚程相應降低。由于泵的轉速和葉輪直徑未改變，泵的流量不變。根據泵的軸功率計算公式，揚程降低，泵的軸功率正比降低。對于揚程存在較大裕量的多級離心泵優先實施取級改造，就某熱電公司多級離心泵取級改造進行介紹。

2 立式長軸多級離心泵取級改造

пт—140/165-130/15-2型汽輪機配備3臺6.5LDTN-11長軸立式多級凝結水泵，11級葉輪，水泵額定出力220 m3/h，揚程185 m，電壓380 V，電機額定電流287 A，設計2臺運行，1臺備用。多級水泵揚程為串聯葉輪揚程之和。水泵原揚程185 m，計算每級葉輪平均提升揚程185÷11=16.8 m。若取消1級葉輪，揚程將降至185-16.8=168.2 m。取級后，揚程滿足機組需要。由于葉輪直徑和轉速未改變，取級改造后凝結水泵流量不變。為保證水泵水流連續性，取消最末級葉輪，原葉輪處安裝過流軸套(起固定葉輪作用，不做功)。試驗凝結水泵取級改造前出口門關閉空負荷電流175 A，出口壓力1.9 Mpa(原揚程185 m，入口壓頭5 m)；取級改造后出口門關閉空負荷電流155 A，出口壓力1.7 Mpa(入口壓頭5 m，計算揚程165 m)。凝結水泵取級后投入運行電流下降明顯，水泵運行穩定。

3 臥式多級離心泵取級改造

某熱電公司原設計6臺給水泵，型號50GB-10，設計揚程2 150 m，額定流量572 t/h，10級葉輪，電壓6 kV，額定電流523 A，水泵功率4 187 kW，電機功率4 800 kW。為了促進節能降耗，3、4號給水泵改造加裝了液力偶合器，2、5號給水泵整體更換型號HGC6/8，揚程1 950 m，額定流量572 t/h，額定電流418 A，水泵功率3 402 kW，電機功率3 800 kW。根據不同工況，2臺或3臺并列運行。由于1、6號給水泵揚程裕量較大，且與3、4號液力偶合器給水泵及2、5號給水泵并列運行揚程差值較大，考慮對1、6號給水泵取級改造。原水泵揚程2 150 m，計算每級葉輪平均提升揚程2150÷10=215 m。若取消1級葉輪，揚程將降至2150-215=1 935 m，與2、5號給水泵揚程1 950 m基本相同，并列運行不受影響，取級后參數符合鍋爐給水壓力要求。由于葉輪直徑和轉速未變，取級改造后給水泵流量不變。理論計算取消一級葉輪后水泵揚程降低10%，出入口壓差近似減小約10%，相應軸向推力減小約10%左右，不影響給水泵平衡盤設計安全。因為水泵第3級設置中間抽頭，為保證水泵水流連續性及中間抽頭壓力，決定取消最末級葉輪，原葉輪處安裝過流軸套(起固定葉輪作用，不做功)。6號給水泵取級改造前試驗出口門關閉壓力22.54 Mpa(入口壓力0.8 Mpa，計算揚程約2 170 m)，空負荷電流346 A。取級改造后試驗出口門關閉壓力20.34 Mpa(入口壓力0.8 Mpa，計算揚程約1 950 m)，空負荷電流317 A。6號給水泵取級改造后投運電流大幅下降，水泵運行穩定。

4 取級改造節能計算

4.1 凝結水泵取級節能計算

對機組3臺6.5LDTN-11長軸立式多級凝結水泵全部實施取級改造，取級前2臺凝結水泵并列運行，總電流約520 A。取級后由于揚程降低，凝結水泵出口管路節流調門開度增大，節流損失減小；凝結水泵再循環門關小或關閉，再循環損失減小。2臺凝結水泵均取級后并列運行總電流約440 A。對比取級后凝結水泵總電流平均下降約80 A左右。

電機功率P=√3UIcosφ。 P---軸功率(kW)；U---電壓(kV)；I---電流(A)；cosφ---功率因數(0.85)。

4.2 給水泵取級節能計算

取級前6號給水泵與1號給水泵參數完全相同。鍋爐蒸發量1 170 T/H工況下，1、6號給水泵并列運行，總電流約960 A(2臺泵電流均為480 A左右)，給水母管壓力18.5 Mpa左右。同等工況下，取級后的6號給水泵與1號給水泵(未取級)并列運行，觀察1號給水泵電流505 A左右，6號給水泵電流420 A左右，并列運行總電流925 A，給水母管壓力降至17.5 Mpa左右，滿足鍋爐給水壓力要求。對比取級后總電流平均下降約35 A。

5 結語

該熱電公司對立式長軸多級離心泵取級改造和臥式多級離心泵取級改造取得成功，改造取得了預期的節能效果，促進了企業節能減排。多級離心泵取級改造成本低廉，設備改造工作量小，不改變原有系統，工期短，見效快，取級改造節能效果顯著。取級改造充分利用和發揮了現有設備潛力、對揚程設計裕量較大或生產工藝偏離設計值的多級離心泵節能改造具有良好的示范效應。