三元流技術(shù)在循環(huán)水泵節能技術(shù)改造中的應用實(shí)踐

　　針對某大型化工企業(yè)循環(huán)水系統存在的“大馬拉小車(chē)”現象和水泵長(cháng)期處于“大流量、超揚程”的偏設計工況運行的特點(diǎn)，提出采用“三元流技術(shù)”對水泵進(jìn)行糾偏節能技術(shù)改造，通過(guò)更換高效三元流葉輪達到提高水泵運行效率及降低能耗的目標。實(shí)施改造后，水泵效率提高近10%，單臺水泵每年節約電能76.8萬(wàn)kW·h，節能效果顯著(zhù)。

1、前言

　　某大型化工企業(yè)循環(huán)水系統的6臺單級雙吸臥式水泵由于葉輪長(cháng)期磨損、水力效率低以及設計參數與循環(huán)水系統匹配不當，造成“大馬拉小車(chē)”現象嚴重，水泵長(cháng)期處于“大流量、超揚程”的偏設計工況的運行狀態(tài)，運行效率低，具有巨大的節能改造空間。本文所敘述的水泵節能改造，采用了三元流技術(shù)，通過(guò)重新設計、制造并更換高效三元流葉輪，實(shí)現水泵性能優(yōu)化和運行匹配，達到提高水泵運行效率及降低能耗的目的。

2、不同改造方案對比分析

　　目前，常用的水泵節能技術(shù)改造方案主要有4種:切割葉輪外徑、變頻調速、更換新泵和重新設計高效新葉輪。4種方案的對比特點(diǎn)見(jiàn)表1。

表1水泵節能技術(shù)改造方案對比

　　通過(guò)表1對4種節能改造方案的綜合對比分析可知:采用重新設計高效新葉輪的方案最為可行，該方案是在保證新葉輪與原有葉輪互換性基礎上，采用優(yōu)秀的水力模型對葉輪進(jìn)行重新設計，真空技術(shù)網(wǎng)(http://likelearn.cn/)認為可以徹底解決切割葉輪和變頻節能技術(shù)無(wú)法實(shí)現系統徹底節能的技術(shù)難題，標本兼治，達到最佳節能效果。

3、三元流動(dòng)理論及其實(shí)施方法

　　3.1、三元流動(dòng)理論概述

　　“葉輪機械三元流動(dòng)理論”是將葉輪內部的三元立體空間無(wú)限地分割，通過(guò)對葉輪流道內各工作點(diǎn)的分析，建立起完整、真實(shí)的葉輪內流體流動(dòng)的數學(xué)模型。依據三元流動(dòng)理論設計的葉片形狀為不規則曲面形狀，葉輪葉片的結構可適應流體的真實(shí)狀態(tài)，能夠控制葉輪內部全部流體質(zhì)點(diǎn)的速度分布，可以顯著(zhù)提高水泵的運行效率。三元流動(dòng)理論最早是由吳仲華院士創(chuàng )立，因此也稱(chēng)“吳氏理論”，他提出了S1、S2兩類(lèi)流面的概念，但是吳氏理論是建立在理想流體“忽略流體粘性”假設的基礎上，計算結果往往與流體實(shí)際流動(dòng)情況偏差較大。為此，劉殿魁提出了一種考慮流體粘性的“射流-尾跡模型”完全三元流方法，該方法認為，在葉輪背面存在一個(gè)低能流體區，即尾跡區；在壓力面附近為流體相對總壓和相對流速較高的射流區。一般來(lái)說(shuō)，尾跡區越大，其有效的過(guò)流面積越小，水泵效率越低。應用該方法對葉輪進(jìn)行設計，有效解決了尾跡區的影響，增大了葉輪有效流通面積，提高了水泵工作效率。

5、結語(yǔ)

　　利用三元流技術(shù)設計高效葉輪對循環(huán)水泵進(jìn)行節能技術(shù)改造，可以實(shí)現水泵運行參數曲線(xiàn)的改變，使運行參數滿(mǎn)足生產(chǎn)需求，而且水泵運行平穩可靠。通過(guò)改造，提高了水泵運行效率，降低了電能消耗，節能效果顯著(zhù)。三元流技術(shù)在循環(huán)水系統中的成功應用以及相關(guān)研究方法為今后葉輪機械的節能技術(shù)改造提供了借鑒。