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(jù)大型軸流式離心泵使用現(xiàn)狀,分析了循環(huán)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(huán)水泵葉輪進行了切割,并對電機增設(shè)了冷卻風扇。有效解決了循環(huán)水泵效率低下及定子溫度高的難題。
循環(huán)水泵;葉輪切割;冷卻風扇;運行效率
化肥廠動力儲運車間有四臺大型循環(huán)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(huán)水的正常供應(yīng),為動力儲運車間關(guān)鍵設(shè)備。該設(shè)備能否長周期運行,直接決定著丙烯酸主裝置的安全平穩(wěn)運行。循環(huán)水泵的型號為800HR,電機功率1000 KW,額定流量4500m3/h,揚程56m,生產(chǎn)廠家為上海凱泉水泵廠,2007年5月正式投運。
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。
3.1 循環(huán)水泵運行效率低下原因
因設(shè)備較大,出廠時無法做臺架實驗。現(xiàn)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(jīng)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(tài)下運行,是造成電機定子溫度持續(xù)偏高的主要原因。
4.1 對循環(huán)水泵葉輪進行切削,改變泵的性能曲線
4.1.1 泵和管網(wǎng)的聯(lián)合運行曲線
泵和管網(wǎng)的聯(lián)合運行曲線如圖所示:循環(huán)水系統(tǒng)的管網(wǎng)特性曲線Ⅰ,按照4500m3/h流量運行,揚程應(yīng)為HA,如圖中A點,水泵的特性曲線如Ⅳ所示。但設(shè)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(huán)水泵葉輪切削計算
當泵在出口閥門開度為25%狀態(tài)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(tài)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(shù):cosΦ=0.87,μ=95
根據(jù)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(huán)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(wǎng)的聯(lián)合運行曲線
葉輪切削后泵性能曲線變?yōu)棰螅霉ぷ鼽c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(shè)冷卻風扇
每臺循環(huán)水泵設(shè)計了一臺冷卻風扇,并配備單獨電機驅(qū)動。電機定子溫度設(shè)置了六個聯(lián)鎖點,當任何一點溫度超過145℃,泵即聯(lián)鎖停車。因電機長期在滿負荷狀態(tài)下運行,電機定子溫度居高不下。為防止溫度高而聯(lián)鎖停機,延長電機使用壽命,避免電機故障頻發(fā),我們在原冷卻風扇的對側(cè),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(qū)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(shè)冷卻風扇改造后,現(xiàn)已實現(xiàn)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(chǎn)需求?,F(xiàn)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(xiàn)了該設(shè)備的高效、經(jīng)濟、平穩(wěn)、安全運行。
現(xiàn)代企業(yè)大力倡導(dǎo)節(jié)能、節(jié)水。作為基層設(shè)備管理者,通過對循環(huán)水泵葉輪切削和增設(shè)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(jié)能目標。提高了循環(huán)水系統(tǒng)的備機能力,延長了設(shè)備的使用壽命,增強了裝置的安全穩(wěn)定運行能力。
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[2]李家民,煉化設(shè)備手冊第一分冊[M]蘭州:蘭州大學(xué)出版社,2008.417-437.
馬懷東(1968-),男,1991年畢業(yè)于上海石油化工高等??茖W(xué)?;C械專業(yè),2008年畢業(yè)于天津大學(xué)過程控制欲裝備專業(yè),現(xiàn)從事設(shè)備管理專業(yè),工程師。