论文部分内容阅读
摘 要：胜利石化总厂供排水车间第二循环水场于97年投入运行，正常生产运行3-4台循环水泵，随着机泵长周期的运行，机泵内部部件腐蚀、磨损严重，高耗低效问题日益突出。为此，车间提出应用三元流技术对8台循环水泵叶轮进行改造，改造后机泵效率得到大幅提升，年节电497万度，减少电费支出326万元，实现节能降耗目的。
关键词：三元流 改造 叶轮 降耗
一、石化总厂供排水车间循环水系统现状及存在的问题
供排水车间第二循环水场于1997年3月份建成投产，供石化总厂常减压、加氢、焦化、重油催化、气分、空分、硫磺等装置水冷换热设备和机泵设备的冷却用水。日平均耗电量为50000kWh左右，占全厂耗电总量的10%，是全厂用电大户。
车间有7台型号为600S75B的单级双吸离心循环水泵，设计参数为功率560kW、转速970r/min，流量2710m3/h、额定电流67.9A，1台型号为12sh-9单级双吸离心循环水泵，设计参数为功率220KW，流量790m3/h。正常生产情况下运行3-4台循环水泵。随着机泵长周期的运行，机泵内部部件腐蚀、磨损严重，高耗低效问题日益突出：一方面机泵效率逐渐降低，供水能力逐步减少，外送水量由设计值2710m3/h降至目前2090m3/h左右。另一方面，电耗较高，部分电机发生电流超设计值的情况，不符合目前设备节能降耗的要求。如何提高机泵的效率，延长其使用寿命，大幅度降低电耗，实现节能任务成为当前急需解决的问题。为此，车间决定对循环水泵叶轮进行“三元流”改造。
二、叶轮机械“三元流动理论”原理
叶轮机械三元流动理论即对径流、混流两类流面适当组合、相互迭代，然后完整地得出气流流过叶轮机械叶片槽道空间的三维变化。三元流技术是用数学方法和模型来模拟分析叶轮机械复杂的内部流动，使泵的叶轮设计比以前有了改善，设计更合理，所以泵的效率得到了提高。
“射流—尾迹三元流动”理论，把叶轮内部的三元立体空间无限地分割，通过对叶轮流道内的各工作点的分析，建立起完整、真实的叶轮内流动的数学模型。通过这一方法，对叶轮流道分析可以做得更准确，反映流体的流场、压力分布也更接近实际。叶轮出口为射流和尾迹（漩涡）的流动特征，在设计计算中得以体现。叶轮也就能更好地满足工况要求，使效率显著提高。
三、叶轮机械“三元流动理论”在循环水泵上的应用
2012年，车间与相关职能部门经过多方面调研，决定对循环水泵叶轮进行“三元流改造”。2012年6月北京海魄尔科技有限公司组织技术人员到我车间二循泵房对循环水泵进行实地检测，采集数据，根据检测结果提出改造方案。
1.“三元流”葉轮改造实施步骤：（1）改装前，对机泵进行数据测试，包括电流、电压、流量、耗电量等，用以对比改装后的效果。（2）将循环水2#机泵叶轮拆除，按三元技术对叶轮进行设计改造，改造后重新安装。（3）相同条件下对机泵进行数据测试。（4）如果节电效果明显，继续对其余7台循环水泵进行改造，提高节能效果。
2012年9月第一台年循环水泵2#改造后的新叶轮安装完毕，2013年4月完成三台水泵改造工作，并全部投入运行。
2.循环水泵改造前后叶轮的对比
改造前 改造后
图1 改造前后叶轮均由6片叶片组成，改造后叶轮直径略小
改造前 改造后
图2 改造后叶轮的叶片扭曲明显大于原泵叶片
3.改造前后检测循环水泵数据对比
表1 改造前实测数据
表2 改造后实测数据
四、效益分析
1.成本分析
单台泵时轮设计制造费用为10万元，由总厂机修车间人员负责安装、调试，暂不计费用。共8台泵进行改造，总费用为80万元。
2.经济效益分析
改造后经济效益分为两部分计算，一部分为改造前后机泵电流降低，减少电耗；另一部分为流量增大2700m3/h，可减少一台循环水泵运行，减少电耗。
2.1根据改造前后电流数据变化分析
更换三元流叶轮后，三台循环水泵平均运行电流由62.7A降至 61.7A，降低了1安，汇管压力略有下降。改造后3台泵每小时减少耗电量=1.732×电压×电流差×功率因数=1.732×6000×1×0.85=8833W=8.833kW
年减少耗电量：8.832Kw×24小时×365天=77377Kwh。
按照工业用电0.656元/度计算，3台循环水泵年节省电费：0.656元×77377=50759元，约5.1万元。
2.2改造后，流量由6300增至9000m3/h，增加了2700m3/h，相当于增开一台循环水泵运行。
一台循环水泵功率为560kW，年耗电量：560kW×24小时×365天/10000=490万kWh
按照工业用电0.656元/度计算，减少一台循环水泵年节省电费：0.656元×490万kWh=321.44万元。
2.3改造后经济效益合计为：5.1+321.44=326.54万元
五、结语
通过三元流改造，减少了机泵运行台数，节能效果明显，年节电费用326.54万元，当年收回投资。2013年车间将完成全部循环水泵的三元流叶轮改造工作，并在全厂做进一步推广。
参与文献
[1]张有贵，全三元流技术在循环水泵改造中的应用.上海节能，2009，（4）.
关键词：三元流 改造 叶轮 降耗
一、石化总厂供排水车间循环水系统现状及存在的问题
供排水车间第二循环水场于1997年3月份建成投产，供石化总厂常减压、加氢、焦化、重油催化、气分、空分、硫磺等装置水冷换热设备和机泵设备的冷却用水。日平均耗电量为50000kWh左右，占全厂耗电总量的10%，是全厂用电大户。
车间有7台型号为600S75B的单级双吸离心循环水泵，设计参数为功率560kW、转速970r/min，流量2710m3/h、额定电流67.9A，1台型号为12sh-9单级双吸离心循环水泵，设计参数为功率220KW，流量790m3/h。正常生产情况下运行3-4台循环水泵。随着机泵长周期的运行，机泵内部部件腐蚀、磨损严重，高耗低效问题日益突出：一方面机泵效率逐渐降低，供水能力逐步减少，外送水量由设计值2710m3/h降至目前2090m3/h左右。另一方面，电耗较高，部分电机发生电流超设计值的情况，不符合目前设备节能降耗的要求。如何提高机泵的效率，延长其使用寿命，大幅度降低电耗，实现节能任务成为当前急需解决的问题。为此，车间决定对循环水泵叶轮进行“三元流”改造。
二、叶轮机械“三元流动理论”原理
叶轮机械三元流动理论即对径流、混流两类流面适当组合、相互迭代，然后完整地得出气流流过叶轮机械叶片槽道空间的三维变化。三元流技术是用数学方法和模型来模拟分析叶轮机械复杂的内部流动，使泵的叶轮设计比以前有了改善，设计更合理，所以泵的效率得到了提高。
“射流—尾迹三元流动”理论，把叶轮内部的三元立体空间无限地分割，通过对叶轮流道内的各工作点的分析，建立起完整、真实的叶轮内流动的数学模型。通过这一方法，对叶轮流道分析可以做得更准确，反映流体的流场、压力分布也更接近实际。叶轮出口为射流和尾迹（漩涡）的流动特征，在设计计算中得以体现。叶轮也就能更好地满足工况要求，使效率显著提高。
三、叶轮机械“三元流动理论”在循环水泵上的应用
2012年，车间与相关职能部门经过多方面调研，决定对循环水泵叶轮进行“三元流改造”。2012年6月北京海魄尔科技有限公司组织技术人员到我车间二循泵房对循环水泵进行实地检测，采集数据，根据检测结果提出改造方案。
1.“三元流”葉轮改造实施步骤：（1）改装前，对机泵进行数据测试，包括电流、电压、流量、耗电量等，用以对比改装后的效果。（2）将循环水2#机泵叶轮拆除，按三元技术对叶轮进行设计改造，改造后重新安装。（3）相同条件下对机泵进行数据测试。（4）如果节电效果明显，继续对其余7台循环水泵进行改造，提高节能效果。
2012年9月第一台年循环水泵2#改造后的新叶轮安装完毕，2013年4月完成三台水泵改造工作，并全部投入运行。
2.循环水泵改造前后叶轮的对比
改造前 改造后
图1 改造前后叶轮均由6片叶片组成，改造后叶轮直径略小
改造前 改造后
图2 改造后叶轮的叶片扭曲明显大于原泵叶片
3.改造前后检测循环水泵数据对比
表1 改造前实测数据
表2 改造后实测数据
四、效益分析
1.成本分析
单台泵时轮设计制造费用为10万元，由总厂机修车间人员负责安装、调试，暂不计费用。共8台泵进行改造，总费用为80万元。
2.经济效益分析
改造后经济效益分为两部分计算，一部分为改造前后机泵电流降低，减少电耗；另一部分为流量增大2700m3/h，可减少一台循环水泵运行，减少电耗。
2.1根据改造前后电流数据变化分析
更换三元流叶轮后，三台循环水泵平均运行电流由62.7A降至 61.7A，降低了1安，汇管压力略有下降。改造后3台泵每小时减少耗电量=1.732×电压×电流差×功率因数=1.732×6000×1×0.85=8833W=8.833kW
年减少耗电量：8.832Kw×24小时×365天=77377Kwh。
按照工业用电0.656元/度计算，3台循环水泵年节省电费：0.656元×77377=50759元，约5.1万元。
2.2改造后，流量由6300增至9000m3/h，增加了2700m3/h，相当于增开一台循环水泵运行。
一台循环水泵功率为560kW，年耗电量：560kW×24小时×365天/10000=490万kWh
按照工业用电0.656元/度计算，减少一台循环水泵年节省电费：0.656元×490万kWh=321.44万元。
2.3改造后经济效益合计为：5.1+321.44=326.54万元
五、结语
通过三元流改造，减少了机泵运行台数，节能效果明显，年节电费用326.54万元，当年收回投资。2013年车间将完成全部循环水泵的三元流叶轮改造工作，并在全厂做进一步推广。
参与文献
[1]张有贵，全三元流技术在循环水泵改造中的应用.上海节能，2009，（4）.