三元流技術(shù)在循環(huán)水泵節(jié)能技術(shù)改造中的應(yīng)用實踐

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

1、前言

　　某大型化工企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的6臺單級雙吸臥式水泵由于葉輪長期磨損、水力效率低以及設(shè)計參數(shù)與循環(huán)水系統(tǒng)匹配不當(dāng)，造成“大馬拉小車”現(xiàn)象嚴(yán)重，水泵長期處于“大流量、超揚程”的偏設(shè)計工況的運行狀態(tài)，運行效率低，具有巨大的節(jié)能改造空間。本文所敘述的水泵節(jié)能改造，采用了三元流技術(shù)，通過重新設(shè)計、制造并更換高效三元流葉輪，實現(xiàn)水泵性能優(yōu)化和運行匹配，達(dá)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(jié)能技術(shù)改造方案主要有4種:切割葉輪外徑、變頻調(diào)速、更換新泵和重新設(shè)計高效新葉輪。4種方案的對比特點見表1。

表1水泵節(jié)能技術(shù)改造方案對比

　　通過表1對4種節(jié)能改造方案的綜合對比分析可知:采用重新設(shè)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(chǔ)上，采用優(yōu)秀的水力模型對葉輪進(jìn)行重新設(shè)計，真空技術(shù)網(wǎng)(http://genius-power.com/)認(rèn)為可以徹底解決切割葉輪和變頻節(jié)能技術(shù)無法實現(xiàn)系統(tǒng)徹底節(jié)能的技術(shù)難題，標(biāo)本兼治，達(dá)到最佳節(jié)能效果。

3、三元流動理論及其實施方法

　　3.1、三元流動理論概述

　　“葉輪機(jī)械三元流動理論”是將葉輪內(nèi)部的三元立體空間無限地分割，通過對葉輪流道內(nèi)各工作點的分析，建立起完整、真實的葉輪內(nèi)流體流動的數(shù)學(xué)模型。依據(jù)三元流動理論設(shè)計的葉片形狀為不規(guī)則曲面形狀，葉輪葉片的結(jié)構(gòu)可適應(yīng)流體的真實狀態(tài)，能夠控制葉輪內(nèi)部全部流體質(zhì)點的速度分布，可以顯著提高水泵的運行效率。三元流動理論最早是由吳仲華院士創(chuàng)立，因此也稱“吳氏理論”，他提出了S1、S2兩類流面的概念，但是吳氏理論是建立在理想流體“忽略流體粘性”假設(shè)的基礎(chǔ)上，計算結(jié)果往往與流體實際流動情況偏差較大。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(rèn)為，在葉輪背面存在一個低能流體區(qū)，即尾跡區(qū)；在壓力面附近為流體相對總壓和相對流速較高的射流區(qū)。一般來說，尾跡區(qū)越大，其有效的過流面積越小，水泵效率越低。應(yīng)用該方法對葉輪進(jìn)行設(shè)計，有效解決了尾跡區(qū)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(jié)語

　　利用三元流技術(shù)設(shè)計高效葉輪對循環(huán)水泵進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造，可以實現(xiàn)水泵運行參數(shù)曲線的改變，使運行參數(shù)滿足生產(chǎn)需求，而且水泵運行平穩(wěn)可靠。通過改造，提高了水泵運行效率，降低了電能消耗，節(jié)能效果顯著。三元流技術(shù)在循環(huán)水系統(tǒng)中的成功應(yīng)用以及相關(guān)研究方法為今后葉輪機(jī)械的節(jié)能技術(shù)改造提供了借鑒。