電廠離心式水泵節(jié)能改造技術(shù)探析及應(yīng)用實(shí)例

陳月玲

摘 要：在自備電廠中，離心式水泵是一個(gè)重要大型設(shè)備，也是高耗能設(shè)備，通過電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)葉輪的旋轉(zhuǎn)，將管道水輸送至凝汽器，在季節(jié)、水溫、機(jī)組負(fù)荷變化下，循環(huán)水泵出力也會發(fā)生變化?；诖耍疚闹饕治隽穗姀S離心式水泵節(jié)能改造技術(shù)探析及應(yīng)用實(shí)例。

關(guān)鍵詞：離心式水泵;節(jié)能;葉輪;車削;變頻

中圖分類號：TH311 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

引言

作為工業(yè)和農(nóng)業(yè)等產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)中使用頻率最高的水泵類型，離心式水泵是整個(gè)機(jī)組順利運(yùn)作的核心和關(guān)鍵所在，同時(shí)也是這部分產(chǎn)業(yè)日常生產(chǎn)作業(yè)所需的重要工具。因此，相關(guān)工作人員就要充分重視離心水泵的故障維修和日常維護(hù)工作，定期對離心水泵的各結(jié)構(gòu)與部件進(jìn)行有效的檢修與維護(hù)，與此同時(shí)，需要重視離心式水泵節(jié)能改造，改造后的節(jié)能水泵在滿足生產(chǎn)運(yùn)行的前提下，大幅提高了設(shè)備的工作效率，降低了電耗，為企業(yè)節(jié)能減排、挖潛增效做出巨大貢獻(xiàn)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

1離心水泵工作原理概述

離心水泵的主要工作原理是對其內(nèi)部水資源進(jìn)行離心運(yùn)動(dòng)處理，以抽水機(jī)的形式來進(jìn)行水資源的運(yùn)輸與傳送，其運(yùn)作的第一步是將離心水泵內(nèi)部灌滿水，利用水泵內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)葉輪來帶動(dòng)所需運(yùn)輸?shù)乃M(jìn)行高速的旋轉(zhuǎn)，使離心水泵的內(nèi)部運(yùn)輸環(huán)境產(chǎn)生達(dá)標(biāo)的機(jī)械離心力，從而將所需運(yùn)輸?shù)乃Y源向出口甩出，同時(shí)在水資源入口轉(zhuǎn)軸附近同步形成一個(gè)低壓區(qū)域，引導(dǎo)外界的蓄水資源進(jìn)入到離心水泵內(nèi)，以此來達(dá)到循環(huán)往復(fù)的抽水與輸水效果。在離心水泵的工作結(jié)構(gòu)中，電機(jī)和葉輪是其正常與順利運(yùn)作的關(guān)鍵性因素，直接關(guān)系到了離心水泵作業(yè)的安全性與實(shí)際效率，因此，相關(guān)工作人員在日常排查離心水泵故障的過程中，就要重點(diǎn)關(guān)注這兩個(gè)部位的性能和損耗，切實(shí)保障離心水泵的基礎(chǔ)動(dòng)力支撐和整體穩(wěn)定運(yùn)行。除此之外，相關(guān)工作人員在定期檢查的過程中還要觀察和檢測離心水泵的鋼結(jié)構(gòu)是否能夠承受水泵運(yùn)作所帶來的水壓和內(nèi)部沖擊，可以采用相應(yīng)的機(jī)械檢測設(shè)備來測試離心水泵各部件和整體結(jié)構(gòu)的剛度與強(qiáng)度，以此來保證離心水泵內(nèi)部各結(jié)構(gòu)和部件的運(yùn)作性能[1]。

2節(jié)能改造技術(shù)選擇

常用的降低離心式水泵出力性能的方法如下。a.調(diào)節(jié)水泵出口隔離門的開度，這種調(diào)節(jié)方法簡單，但隔離門在部分開度情況下，節(jié)流損失較大，節(jié)能效果差。b.加裝電機(jī)變頻器或永磁調(diào)速的技術(shù)，通過調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速來達(dá)到水泵出力的調(diào)節(jié)。但該技術(shù)經(jīng)濟(jì)投資大、技術(shù)復(fù)雜、維護(hù)成本高。一般變頻器和永磁調(diào)速器的費(fèi)用高達(dá)幾十萬元甚至上百萬元，再加上后續(xù)的維護(hù)檢修成本，投資更大c.車削葉輪外徑。利用離心式水泵葉輪在最大允許車削量范圍內(nèi)，相應(yīng)工況點(diǎn)效率基本不變的特性，適量切削葉輪外徑，降低泵軸、電機(jī)功率消耗及出口揚(yáng)程、流量等技術(shù)參數(shù)。由于冷卻水泵揚(yáng)程、流量富余量較大，經(jīng)調(diào)研論證可通過加工車削水泵葉輪的方式，降低水泵揚(yáng)程和出力，來達(dá)到節(jié)能、降噪、安全運(yùn)行的效果[2]。

3電廠離心式水泵節(jié)能改造應(yīng)用

3.1選用優(yōu)質(zhì)材料

選用適合的材料是保證水泵產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)。作為液體輸送工具，水泵及其管道設(shè)計(jì)必須慎重考慮選材問題，絕不能馬虎大意。水泵產(chǎn)品在日常生產(chǎn)生活中被頻繁的使用，需要經(jīng)受液體無數(shù)次的沖刷，選材好壞關(guān)系到使用壽命的長短，水泵運(yùn)行過程中必須確保自身封閉性良好，不會出現(xiàn)液體泄漏問題。同時(shí)，要具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力，并足夠安全環(huán)保，不會為人體健康和自然環(huán)境造成危害。以水泵管道材料為例，水泵管道材料選擇首先要考慮封閉性是否良好。管道需要靠管內(nèi)外壓力形成液體流通，只有滿足封閉性要求才能確保暢通流動(dòng)。在此基礎(chǔ)上，還需要考慮管道材料的耐腐蝕性，是否能經(jīng)受液體經(jīng)年累月的沖刷。如果選用橡膠材料，雖然短期內(nèi)具有較好的抗腐蝕性表現(xiàn)，但長期使用會出現(xiàn)被液體腐蝕爛掉的問題，不僅影響水泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，還可能導(dǎo)致環(huán)境安全問題。因此，水泵設(shè)計(jì)制造需要借鑒國內(nèi)外先進(jìn)的材料技術(shù)，研發(fā)出更好的水泵制造材料，提升水泵產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性[3]。

3.2應(yīng)用變頻調(diào)速改造方式

水泵是供水行業(yè)主要設(shè)備，水泵工頻恒速運(yùn)行時(shí)，通常是通過控制水泵出水閥開度調(diào)節(jié)流量，但頻繁調(diào)節(jié)閥門會引起大量的節(jié)流損失，增加能耗降低效率。為了節(jié)能降耗，提出通過調(diào)頻調(diào)速的方式，實(shí)現(xiàn)水泵水量調(diào)節(jié)。變頻器主要以“交—直—交”方式工作，通過整流逆變輸出可控制的電壓和頻率，并傳輸給電機(jī)。變頻調(diào)速改造的原理為借助裝置作用來變換輸入交流電，變換后，交流電的幅值、頻率都會發(fā)生變化，在輸入交流電動(dòng)機(jī)后，即可完成變速。利用變頻器，可以改變電機(jī)轉(zhuǎn)速、電源頻率。應(yīng)用變頻調(diào)速改造法，可以完成平順無級調(diào)速，精度和分辨率都非常理想，同時(shí)，其調(diào)速效率較高，涉及范圍廣，能夠有效減小輸電線路、變壓器容量，將其應(yīng)用在循環(huán)水泵中，可以減小線路能量損耗。在具體改造上，可以利用了智能控制設(shè)備，包括新增變頻調(diào)速設(shè)備、傳感器、PLC等，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控、調(diào)節(jié)、輸出的智能化，實(shí)現(xiàn)按需高效供水，有效降低了系統(tǒng)能耗[4]。

3.3加強(qiáng)水泵設(shè)計(jì)優(yōu)化

水泵設(shè)計(jì)過程中，需要對設(shè)計(jì)成果進(jìn)行試驗(yàn)，認(rèn)真考核設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和可行性，確保設(shè)計(jì)方案達(dá)到最佳的效果。以葉輪設(shè)計(jì)為例，葉輪是水泵的心臟，葉輪設(shè)計(jì)對水泵產(chǎn)品質(zhì)量具有關(guān)鍵性的影響，高質(zhì)量的葉輪是水泵連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。如果水泵葉輪存在設(shè)計(jì)缺陷或質(zhì)量問題，必然導(dǎo)致水泵的運(yùn)行穩(wěn)定性大受影響。因此，做好水泵葉輪的設(shè)計(jì)優(yōu)化至關(guān)重要。在葉輪優(yōu)化方面，設(shè)計(jì)人員需要積極學(xué)習(xí)國外的成熟經(jīng)驗(yàn)，引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)手段，應(yīng)用科學(xué)的理念和技術(shù)武裝頭腦，才能切實(shí)提升水泵葉輪的設(shè)計(jì)水平[5]。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)利用計(jì)算機(jī)建立葉輪模型，對葉輪模型中使用的新技術(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測試驗(yàn)，預(yù)判葉輪應(yīng)用新技術(shù)的成果。結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果對葉輪模型進(jìn)行不斷的改進(jìn)和優(yōu)化，確保葉輪靈敏度、置信度等指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.4實(shí)現(xiàn)水泵節(jié)能循環(huán)控制

基于PLC技術(shù)的應(yīng)用，在進(jìn)行水泵循環(huán)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)按照信號濾波的表述方式，將平流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，并記錄每次?shù)據(jù)發(fā)生變化的行為，通過控制信號電壓值，實(shí)現(xiàn)對終端電壓數(shù)據(jù)與信號的有效控制。并以獲取的數(shù)據(jù)為依據(jù)，進(jìn)行水泵在不同運(yùn)行狀態(tài)下能耗的分析[6]。假定輸出的數(shù)據(jù)值較之前低，則可保留數(shù)據(jù)，倘若輸出的數(shù)據(jù)值較之前高，則保留兩組數(shù)據(jù)中數(shù)值較低的一組。通過調(diào)控?cái)?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)在不同滿載狀態(tài)下，對數(shù)據(jù)的控制，從而實(shí)現(xiàn)在終端對信息頻率的有效控制。

結(jié)束語

由于離心水泵的運(yùn)行環(huán)境具有較強(qiáng)的特殊性，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中含有大量的導(dǎo)電性物質(zhì)，極易出現(xiàn)水壓不穩(wěn)和軸承溫度過高等影響作業(yè)穩(wěn)定與安全的問題。這就要求相關(guān)工作人員全面排查離心式水泵運(yùn)作過程中的常見問題，全面整合離心式水泵的日常維護(hù)經(jīng)驗(yàn)與效果規(guī)律，同時(shí)，需要重視節(jié)能改造技術(shù)，以此來全面保障離心水泵檢修與維護(hù)工作的有效性，為離心水泵的使用與運(yùn)作打好基礎(chǔ)和保障。

參考文獻(xiàn)：

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[6]張豐亮，寧滿帥，于波.石油化工離心泵的故障及維護(hù)技術(shù)研究[J].裝備維修技術(shù)，2019，（4）：84+192.