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高效節能自平衡多級泵
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影響多級離心泵效率因素和調試措施

文章出處:網責任編輯:作者:人氣:-發表時間:2017-06-25 23:27:00
  對影響多級離心泵組效率的因素進行分析,并提出改進措施,以提高多級離心泵運行效率,降低設備能耗。
多級離心泵
  多級離心泵能量損失主要包括以下三方面:
  1、機械損失
  主要是液體和葉輪前后蓋板外表面及多級離心泵腔的摩擦損失(也叫圓盤損失)。
  圓盤損失所占比例較大,甚至達到占有效功率的30%。試驗表明圓盤損失和轉速的三次方成正比,和葉輪外徑的五次方成正比。因此,葉輪外徑越大,圓盤損失也越大。雖然圓盤損失和轉速的三次方成正比,但在給定的揚程下,隨之轉速的提高,葉輪外徑相應地減少(可以認為多級離心泵轉速的提高一倍,葉輪外徑減少一半),圓盤損失成五次方比例下降,所以,隨著轉速的提高,圓盤損失并不增加,反而下降,這是發展高速多級離心泵的原因之一。
  2、容積損失
  多級離心泵葉輪的一部分液體經葉輪密封環間隙泄露回到葉輪進口而得不到有效利用,形成損失。因此(公眾號:多級離心泵管家),密封環的間隙應是越小越好,但由于加工和裝配等原因,過小的間隙可能形成偏磨或卡死,國家標準對各種類型的多級離心泵的間隙做了專門的規定。
  3、水力損失
  多級離心泵過流部分(從進口到出口)液體的流體必然有速度大小和方向改變引起的損失,這兩部分就是水力損失。要減少這部分損失,除了提高過流部件的光潔度外,盡量選用優秀的水力模型。
  影響多級離心泵組效率的幾個因素:
  1)多級離心泵本身效率是最根本的影響。同樣工作條件下的多級離心泵,效率可能相差15%以上。
  2)多級離心泵的運行工況低于多級離心泵的額定工況,多級離心泵效低,耗能高。
  3)電機效率在運用中基本保持不變。因此選擇一臺高效率電機致關重要。
  4)機械效率的影響主要與設計及制造質量有關。多級離心泵選定后,后期管理影響較小。
  5)水力損失包括水力摩擦和局部阻力損失。多級離心泵運行一定時間后,不可避免地造成葉輪及導葉等部件表面磨損,水力損失增大,水力效率降低。
  6)多級離心泵的容積損失又稱泄漏損失,包括葉輪密封環、級間、軸向力平衡機構三種泄漏損失。容積效率的高低不僅與設計制造有關,更與后期管理有關。多級離心泵連續運行一定時間后,由于各部件之間摩擦,間隙增大,容積效率降低。
  7)由于過濾缸堵塞、管線進氣等原因造成多級離心泵抽空及空轉。
  8)多級離心泵啟動前,員工不注重多級離心泵啟動前的準備工作,暖多級離心泵、盤多級離心泵、灌注多級離心泵等基本操作規程執行不徹底,尤其是臥式多級多級離心泵、立式多級多級離心泵,管道多級離心泵等,經常造成多級離心泵的氣蝕現象,引起多級離心泵噪聲大、振動大、多級離心泵效低。
  4、降低能耗,提高多級離心泵組效率應采取的措施
  1) 提高多級離心泵本身的效率
  (1)葉片向吸入口延伸并減薄,使液體提早受到葉片作用,可減小葉輪外徑,也可以增加葉道內流線的長度,減少相對擴散;但延伸要適當,過于前伸會使入Et面積過小,使葉片入口與葉片蓋板相交的壁角變小,反而加大水力摩擦損失,擠縮進口流道,對汽蝕和效率均不利。
  (2)使相鄰葉片間流道出口和進口面積之比控制在1.0~1.3范圍內,以減小擴散損失。若該比值大于l.3,流道擴散嚴重,效率下降。
  (3)流道的水力半徑越大越好,盡可能使葉片進口截面接近正方形,以減少摩擦損失,由水力學知道,過水斷面面積和濕周的比值叫做水力半徑,即水力半徑一過水斷面面積/濕周。濕周大,實際上就是液體與壁面的接觸面積大,當把流道截面從近似正方形變為狹長矩形時,實質上就是讓液體在狹長截面的間隙內流過,所以阻力必然大。
  (4)由于彎曲擴散管水力損失較大,現在多數采用略帶彎曲接近直線的擴散段。對反導葉來說,它的進口角和在圓周方向的位置,應結合液流在擴散段流出的情況而定,原則是形成連續的流道,避免反導葉流道入口截面過窄,否則在反導葉進口處會引起渦流和撞擊損失。
  (5)對多級多級離心泵,葉輪進口加預旋(反導葉出口角小于90。),減小葉輪進口相對速度,同時減小相對速度擴散,當反導葉出口角選擇小于90。時,水流進入葉輪之前就產生了預旋,即可。
  (6)由于反導葉出口角所造成的預旋對下一級葉輪的特性有較大影響,在設計時為了使理論揚程公式Ht—U2Vu2一“lVul中的“1Vul項為零,反導葉的出口角似應選定90。,這對于末級導葉來說可消除旋轉分量。但實驗證明,這對效率和獲得穩定的性能曲線都不利,尤其對于一些低比轉速多級離心泵,為了獲得下降的特性曲線,反導葉的出口角應選取小于90。,通常在60?!?0。。葉片的兩端要薄一些,以免產生撞擊和渦流損失。葉片流道的截面
  (7)增加葉輪出口寬度,減小葉輪出口絕對速度,從而減小壓水室中的水力損失。
  (8)斜切葉輪出口、減小前后流線的長度差或不同流線選取不同的葉片出口角,以便減小前后蓋板流線壓力差,從而減小出口的二次回流。
  (9)增加壓水室喉部面積,當原設計面積小時,可使流動不受阻塞。
  2)減少機械和摩擦損失
  (1)軸承、填料引起的機械摩擦損失一般很小,對效率影響不大。填料密封的機械摩擦損失比機械密封大,若能采用機械密封更好。
  (2)提高葉輪、導葉流道表面的光潔度。若可能,最好用手持砂輪等工具對流道表面進行打磨,這樣,水力摩擦損失會明顯減少。
  (3)葉輪的前后蓋板表面與液體產生的圓盤摩擦損失,與葉輪外徑的5次方成正比。選取較大的葉片出口角可減小葉輪外徑(公眾號:多級離心泵管家),從而減小圓盤摩擦損失。圓盤摩擦損失與表面粗糙度大有關系,葉輪蓋板外壁應盡量光滑。適當減小葉輪蓋板與導葉之間的問隙也可以降低圓盤摩擦損失。
  3)減少泄漏
  (1)適當縮小各部分間隙或加長密封問隙以及采用迷宮密封等,增加泄漏阻力,以減少容積損失。
  (2)多級離心泵內的泄漏部位發生在葉輪與密封環處、多級多級離心泵級間、軸向力平衡裝置等。
  (3)提高多級離心泵的使用效率
  改進管路系統,減少阻力。管線長度應盡可能縮短和保持直線,降低流速以減少沿程水頭損失;減少閘閥、底閥、彎頭、孔板等部件的數量,以減少局部水頭損失。
  降低水多級離心泵出水壓力的富裕量,恰如其分地滿足管路系統對出水壓力的要求。如果水多級離心泵壓力的富裕量過大,水多級離心泵的出水壓力高于系統需要的壓力,這就勢必要采取關小閥門等節流方法來降壓,造成功率浪費。這時必須對水多級離心泵采取改造措施,可根據系統要求的壓力拆除一、二級葉輪;若過剩壓力不太大,可采取車削葉輪方法來減壓,使系統(管路)裝置中的水多級離心泵盡量工作在多級離心泵的最佳效率點,避免在大流量或小流量下(效率較低點)工作。

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