循环水泵节能改造初步方案

循环水泵节能改造初步方案

赵建国 ,俞诗静

包钢钢联股份有限公司动供总厂  内蒙古   包头 014010

    一．改造单位现状分析

1.原水泵、电机相关运行数据

2.能耗现状

该水泵均为老式国产 S 型水泵，水泵效率较低，导致现场水泵运行能耗比较高，水泵接近满负荷运行。在贵公司现场技术人员的支持和配合下，对贵公司取水水泵系统及配用电机参数进行了检测，经过详细的计算得出以下结果：该循环水泵系统实际运行效率较低，303泵效率约为 69.34%和 304泵水泵效率约为69.24%，103 泵效率约为 77.5%,106泵效率约为 70.59%,系统运行能耗高，电机超负荷运行；水泵运行效率低下，关联设备老化陈旧。

计算过程如下：

1、校正电机输出功率

由 P = √3𝑈𝐼𝑐𝑜𝑠𝜃

其中：P 为电机运行轴功率，即输入功率

      U 为运行电压

      I 为运行电流

      𝑐𝑜𝑠𝜃为电机功率因数

则有：P105=√3 × 64 × 6.2 × 0.89=611.66KW

      P107=√3 × 73 × 6.2 ×0.89=697.67KW

      P201=√3 × 81.6 × 6.2 × 0.9=788.63KW P205=√3 × 85 × 6.2 × 0.9=821.48KW

2、计算循环水泵运行效率

水泵实际有用轴功率由水力机械公式 𝑃𝑛= 𝜌𝑔𝑄𝐻 , 水泵运行轴功率    

𝑃 =𝑃𝑛

𝜂1𝜂2𝜂3

其中：𝑃𝑛水泵有用轴功率，Q 运行流量，H 运行扬程， 𝜂1水泵效率，𝜂2电机效率,𝜂3传动效率

综上所述： P105=611.66KW 𝑃𝑛=397.66KW 𝜂2 = 94.7% 𝜂3 = 99%

           P107=697.67KW 𝑃𝑛=452.93KW 𝜂2 = 94.7% 𝜂3 = 99% P201=788.63KW 𝑃𝑛=568.93KW 𝜂2 = 94% 𝜂3 = 99% P205=821.48KW 𝑃𝑛=539.64KW 𝜂2 = 94% 𝜂3 = 99%

故可计算𝜂105=69.34%, 𝜂107=69.24%,𝜂201=77.5%,𝜂205=70.59%

导致上述实际单位供水电耗远高于理论单位供水电耗的原因有：

⚫水泵过流部件材质选择不恰当，效率偏低，效率衰减严重，增加能耗。

⚫水泵偏离工况严重，泵体内有轻微汽蚀现象产生，导致水泵效率低下。

⚫水泵均是老式国产 S 型水泵，水力模型较为落后，水泵效率较低，导致现场水泵运行能耗比较高。

3.改造的必要性

水泵机组运行效率低，不仅能耗高，后期运行成本十分巨大。针对上述导致水泵机组运行效率低下的原因，选用适应最佳运行工况参数的高效节能泵，提高水泵机组效率，扩大水泵机组的高效工作范围，并整改系统存在的不利因素，是降低循环水泵电耗的必要手段和有效途径。

4.改造方案及技术

根据现场检测相关数据，对 3#高炉高低压供水系统进行分析和研究，结合系统管路的流体力学特性，通过整改系统存在的不利因素并按最佳运行工况参数定做高效节能泵，替换目前处于不利工况低效率运行的水泵，降低无效能耗，提升输送效率。

我公司设有专业技术团队，并配备高精度仪器仪表参与工况现场的数据采集， 由计算软件诊断分析，准确找到设备与流体输送相匹配的最佳工况点，提出最初 的优化改造方案，结合该系统流体力学特性和专家团队的技改经验，设计出最佳

方案。

5.量身定做高效节能水泵

结合现场测量数据，对数据进行系统分析，量身定制适合现场工况的水泵。在确定的水泵泵型后，我司会针对不同工况的水泵重新设计水泵流道及叶轮，确定水泵模型。我公司采用三元流理论初步建立水力模型，采用 CFD 分析和试验研究，对水力模型进行筛选和修正，目前已开发多个国内外领先的高效水力模型。

水力部件全部采用精密铸造，有效提高了水力部件表面质量和铸造尺寸精度。 其中叶轮采用高精密仿 3D 打印技术加工，提高表面光洁度。

我公司按系统运行要求的工况参数量身定做，用于替换目前处于不利工况、低效率、高能耗运行的水泵，使系统处于最佳运行工况，彻底降低水泵系统的无效能耗，提高输运效率达到最佳的节能效果，同时减少维修的工作量及高额的维修费用。

我司设计的高效节能水泵有以下几个特点：

◆独特的水力设计：

效率最高达 93 % 且高效区宽广

·CFD三维流场计算

·PRO-E三维造型

◆最佳的水力模型

·最大限度地提高了泵的水力效率和泵的抗汽蚀性能

◆巧妙的叶轮设计

·无脉冲叶轮的设计

·计算机仿真设计

6.产品设计说明

1、电机：采用永磁电机。

2、水泵定制广东肯富来泵业产品：叶轮为双相不锈钢（1.4460），密封件采用进口软填料，实现不停泵维护密封系统。

3、泵体设计：泵体材料HT，泵体采用双蜗壳设计，可平衡 80%以上的水力径向力，使轴承承受的径相力大大减小，与一般单蜗壳泵体相比转子寿命可延长50%-80%。

4、叶轮设计：采用安德里兹技术，交错角叶轮。叶轮两侧叶片对称交错布置，水力脉冲波峰波谷相互抵消，水力脉冲降到最低，泵出口压力波动小，流量和压力稳定，振动小、噪音明显降低；并有效降低了叶轮出口处流体脉冲，水泵效率得到进一步得到提升。

5、泵轴设计：泵轴根据包钢 18#泵站设计要求加粗，轴的刚度、强度均得到提高。由于泵轴加粗，所用轴承比同类厂家的同规格泵增大 2-3 档，提高了轴承的承载能力，使泵的运行寿命大大延长。

采用等径轴设计，与其他水泵企业的台阶轴结构相比无应力积聚效应，无断轴的危险，这点对传动大扭矩的大口径泵由为重要。

泵轴用不锈钢轴套完全密封，不接触输送介质，避免了腐蚀,寿命延长 60%。