离心泵叶轮切割方法的应用

离心泵叶轮切割方法的应用摘要：离心泵使用过程中，由于泵选型不当或工艺发生改变，导致泵的扬程偏大，扬程富余太多，泵出口阀门开度非常小，节流损失大，排量受到限制，造成工况不稳，调节困难，轴承振动大，机械密封泄漏次数增多。为使泵满足现场工艺要求，可采用切割叶轮的方法进行调整，离心泵采用切割叶轮的方法，可以改变泵的性能参数，解决泵的匹配性。适当减小叶轮外径，在转速不变的条件下降低泵的流量、扬程和功率，改变泵的性能参数，从而使泵在适当流量下使用，有利于降低检修率及起到节能效果。关键词：离心泵；叶轮切割；机械性能曲线0引言某炼厂硫磺收回装置半贫液泵为单级离心泵，泵的设计出口压力为0.7MPa，但运行压力为1.0MPa，实际泵出口压力5kg/cm2即可满足要求，设计流量Q=222m3/h，实际200m3/h即可满足要求。但该泵平时运行流量为80m3/h，由于达不到泵的最小稳定连续流量要求，造成泵运行状态恶化，主要表现为：泵出口阀卡量过小，泵振动过大，密封泄漏频繁，造成能耗浪费等。为了优化操作，消除设备隐患，节能降耗，需针对该情况增变频电机或者进行叶轮切割。1、叶轮切割计算1.1、设计条件工作与实际条件工况的对比泵的设计条件和性能参数设计运行参数设计性能参数流量Q＝222m3/h扬程H＝60m温度T＝119℃叶轮直径D＝460mm出口压力P出＝0.7MPa效率η＝72％入口压力P入＝0.3MPa功率N＝50.38KW介质密度ρ＝961kg/m3泵转速n＝2950r/min泵实际的运行的条件和性能参数实际运行参数实际性能参数流量Q＝80m3/h扬程H＝60m温度T＝119℃叶轮直径D＝460mm出口压力P出＝1.0MPa效率η＝72％入口压力P入＝0.3MPa功率N＝50.38KW介质密度ρ＝961kg/m3泵转速n＝2950r/min由此参数可以看出，变化最大的为流量和入口压力，流量的偏低导致泵实际运行工况的改变。2、计算泵叶轮切割后的性能(或叶轮的切割量)的计算通常用大家所熟知的切割定律式来计算如下式''QDQD或''QDDQ（1）''2()HDHD或''HDDH（2）''3()NDND或''3NDDN（3）式中Q、H、N、D分别为叶轮切割前泵的流量、扬程、功率、叶轮外径；Q'、H'、N'、D'分别为叶轮切割后的流量、扬程、功率、叶轮外径。2.1比转速ns的计算1/21/23/43/4(222/3600)3.653.65295012460sQnnrpmH表-1叶轮切割量与比转速的关系ns(D-D')/D效率下降值ns(D-D')/D效率下降值ns(D-D')/D效率下降值≤6020%每切割10%，效率下降0.9%120~20011%每切割4%，效率下降1%250~3507%无60~12015%200~2509%350~4505%对于比转速在120～200之间的泵，叶轮最大切割量为11％，即：Dmin=460×(100-11)%=410mm验证D＝410mm验证流量是否满足要求。根据切割定律''QDQD即'410222460QQ'＝198m3/h根据装置开停工时的该泵的最大流量为200m3/h，因此，不能满足工艺负荷的生产要求，必须按流量来进行切割计算。2.2根据流量的切割计算根据切割定律''QDQD即'200222460D'D＝414mm验证泵出口压力是否满足要求根据切割定律''2()HDHD即'2414()60460H'H＝48.6m由于原型泵的比转数为124，按表-1的要求核算切割率(D-D`)/D＝(460-414)/460＝10％，小于11％，故满足切割量要求。2.2.1泵出口压力核算P=Hγ＝48.6×100×961×10-6＝4.67kg/cm2P出=P+P入＝4.67+0.3×10＝7.67kg/cm2泵的出口大于5kg/cm2，仍有较大余量，故满足工艺生产要求。2.3机械性能曲线的变化及相似工况点的确定根据式（1）、（2）导出：''2(/)HHQQ，令''2/KHQ=常数，则'2HKQ（4）根据（4）式确定K值：''2/KHQ=48.6/2002=0.001215为了得到切割抛物线方程的曲线，根据上述计算的K值的结果对不同流量取值，并计算出曲线上相应的量程值H，则根据'2HKQ，见表-2表-2相似曲线方程数据表Q(m3/h)H(m)Q(m3/h)H(m)Q(m3/h)H(m)Q(m3/h)H(m)20048.620852.621656.722460.920450.621254.622058.822863.2方程（4）为切割抛物线方程，即相似曲线方程，如图-1所示，绘制出抛物线方程与原型泵的Q-H曲线，可以看出两者相交于B（Q、H）点，则B点为A点的相似工况点，A点为实际切割后的工况点。现场测试切割后泵的流量、压力，根据2.2.1出口压力核算公式，计算扬程如表-3表-3泵叶轮切割后实测数据表实测点Q（m3/h）P(kg/cm2)H(m)a1208.4757b1608.0953c2007.6448.3d2407.0442.1在图内画出切割叶轮后Q-H曲线以虚线表示，发现该性能曲线近似经过A点，现场测试值与理论值较为接近，所以本次叶轮改造是成功的。2.4叶轮切割后的机械效率根据表-1计算泵的效率：(460-414)/460=0.1，故效率下降2.5%，现泵的效率为72％-2.5％＝69.5％2.5能量计算该泵叶轮切割前正常运行时电流为75A，切割投用后正常运行时电流为62A，按电流下降75-62＝13A计算，该泵每年节约电380×13×24×365/1000＝43274.4kw/h，按工厂用电每度电0.946元计算，每年可节省40937.6元。3、结论本文以满足装置需求工况及泵实际运行工况相结合，对叶轮进行叶轮切割，叶轮切割后泵的Q-H特性曲线及离心泵进行现场测试，满足现场生产要求。采样叶轮切割的方法，降低了泵的扬程，避免泵因流量过小引起抽空、振动大、机械密封泄漏频繁等，同时又节约了能耗。参考文献[1]孟繁华,郝连俭,郝旭林.离心泵叶轮外径切割方法的探讨[J].机械管理开发,2002,(3):21-22[2]蔡礼权.IS50-32-200型离心泵叶轮切割研究[J].陕西科技大学学报，2009,27(4):93-96