金纬

摘   要：某厂330MW机组静冷泵在大修中更换了一台IS型单级单吸离心泵，由于选型不当，导致泵的扬程偏大，流量富裕太多，工况不满足运行需要。本文根据静冷泵实际运行要求，利用叶轮切割定律迭加计算进行分析并运用，在适当减小叶轮外径，改变了泵的性能参数，既满足了静冷泵的实际工况要求，又间接起到了节能的效果。

关键词：单级单吸离心泵  叶轮  切割定律  节能

中图分类号：TD67                                  文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2020）06（c）-0087-02

在电厂辅机检修过程中，往往会遇到新更换的离心泵工况偏移原来的运行工况，就地调整方法又比较欠缺。这就需要技术人员对泵的水力特性进行分析，并采取必要的措施处理，使工况条件满足实际运行需要。

1  机组介绍及工况分析

1.1 机组和设备简介

某厂11号机组是上海汽轮机厂制造的亚临界、一次中间再热、高中压合缸、双缸双排汽、单轴反动、凝汽式汽轮机组，额定功率312MW，机组型号为N312 -16.67/538/538。该机组静冷水系统配备两台型号为IS100-65-250单级单吸悬臂式离心泵，其额定流量为100m3/h，扬程80m，额定功率37kW，转速为2900r/min。正常运行时一运一备。启动一台静冷泵后，调节再循环门，维持静冷水流量在55～65t/h之间，出口压力在0.55～0.72MPa之间以满足实际运行要求。出于运行安全的考虑，该系统的再循环门在运行中不做调整。

1.2 工况分析

由于静冷水系统中静冷泵11A泵壳使用了近20年，且泵壳上有多个砂眼，经过多次修复补焊，已经严重变形，导致泵壳密封面泄漏量较大，无法继续使用，所以在2019年该台机组大修时更换了同型号的离心泵，新泵外形尺寸和旧泵基本相同。在安装就位后试转发现，其出口压力达到了0.72MPa，流量表计显示超最大示值（65m3/h），电流达到88A。保持静冷水系统中再循环门的开度不变，试开另一台静冷泵11B，观察其工况参数与静冷泵11B进行对比，具体对比参数见表1。已知两台静冷泵的电机参数相同，電机型号为YX3-225M-2，电机功率为45kW，额定电流为83.9A，额定电压380V，效率为93.7%，功率因数cosφ为0.89。

对比表1的参数、离心泵和电机的参数，发现新更换的静冷泵11A电流超标，其轴功率也超过了电额定功率。在静冷泵11A试转过程中，即使调节系统的再循环门开度至最大，其流量表计示值仍然超量程。根据上述现象，初步判断为静冷泵11A通流部分配置容量较大。对其进行解体检查后发现，静冷泵11A和静冷泵11B叶轮直径D2都为φ257，但是静冷泵11A的叶轮出口宽度b2为16mm，静冷泵11B的叶轮出口宽度b2为11mm。对照IS型离心泵设计手册，发现两台静冷泵型号虽然都是IS100-65-250，但其设计流量和扬程分别为144m3/h和96m。所以，新更换的静冷泵11A存在选型不合理的情况，技术人员提出了利用叶轮切割定律迭加计算方法来解决工况偏移的问题。

2  叶轮切割的方法和应用

2.1 叶轮切割定律的分析和计算

根据前文所述的参数，可以计算得到新更换的静冷泵11A的比转速Ns为69，静冷泵11B的比转速Ns为66。接下来我们将具体讨论叶轮切割定律在处理静冷泵11A工况偏移的方法。叶轮切割定律的常见表达方式见公式组合（1）。在工程计算领域通常用公式组合（2）来计算，公式组合（2）引入了比转速Ns这个因子，经过多年的实际验证，公式（2）较为接近实际值[1-3]。

首先设定静冷泵11A叶轮切割后出口压力为0.65MPa，即H'=65m，H=96m，Q=144m3/h，代入公式（2）得到叶轮切割后出口直径D'2为φ214.17mm，总流量为114m3/h。然后假定静冷泵11B运行时的参数工况点（见表1数据）为静冷泵11A叶轮切割后的相似工况点，静冷水系统的再循环门开度始终保持不变。这时再次利用公式（2），计算就地流量表计的读数。那么此时的H'=65m，H=60m，Q=62m3/h，代入公式（2）得到Q'=56m3/h，即静冷水系统流量为56m3/h。在利用叶轮切割定律迭加计算得到的结果是：当静冷泵11A叶轮出口直径切割至φ214.17mm时，其出口压力应为0.65MPa，流量表计数值也就是静冷水系统流量为56m3/h。

2.2 效果分析

叶轮切割后，将静冷泵11A装复就位，试转结果为，出口压力为0.65MPa，流量值也就是静冷水系统流量为56m3/h，电流为53A。理论计算结果与实际工况完全相符！考虑到电流值下降较多，我们将两台静冷泵进行比较，计算静冷泵11A的节能效果。两台静冷泵在机组运行时一运一备，平均每台静冷泵的年运行小时数约为2500h。根据表1的数据，可以得到静冷泵11B的年用电量为91250度电，以上网电价0.38元每度电计算，全年厂用电价为34675元。静冷泵11A的功率计算结果为28.87kW，其全年用电量为72180元，以同样的上网电价进行计算，其全年厂用电价为27428元。相当于静冷泵11A在叶轮切割后可以每年节约7247元。

3  结语

本文介绍的叶轮切割定律迭加运用的方法，其实际意义远远大于其节能的意义，由于使用了叶轮切割定律的经验公式（2），可以一次性切割到位，改变了过去需要多次切割叶轮出口直径，根据试转结果，逐渐靠近工况点的方法，最后得到了较为精准的结果。

参考文献

[1] 李明霖.关于离心泵叶轮外径切割方法的分析[J].化工管理，2019（5）：39-40.

[2] 纪炜，徐神海，杨慧.离心泵多工况水力性能优化设计方法[J].科技经济导刊，2019（1）：72.

[3] 李博，岳莹，刘万阁.离心泵运行工况的优化与调节[J].大观周刊，2012（18）：100-101.