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作者: | 时间:2020-09-01 09:57:47

  氨水泵在化工、石油等行业均有广泛的应用,其主要就是用在输送氨水,也可以用来输送其它具有特殊化学性质的腐蚀性液体等。我公司一家大型焦化厂用户因新焦炉落成投产,对于氨水泵的需求已经变更,所以需要针对新的工况进行改造,我们以此案例深入了解氨水泵的改造过程及效果。
第一次改造
  第一座焦炉已经投产,第二座焦炉的投产日期也已经临近落成,如果要对该泵进行更换处理,却因为更换的周期较长,则势必会对生产造成很大的影响。而且因为泵的扬程较高,用户方根据工艺要求和管阻的计算发现,实际扬程只需要50m即可满足需求,电机功率也只需要218kW,而现场配备的电机功率为630kW。如果对氨水泵的叶轮进行相应的改造,是有充足余量的。所以在此基础上,我公司分三次对叶轮进行了切割处理,使叶轮的直径从ф450mm减少到了ф432mm,切割比率在4%左右。
  此时氨水泵参数为:流量Q=2000m3/h;扬程H=46m;电机电流I=39A;可以看出改造后的参数基本满足了生产需求。但是因为叶轮切割后,泵的效率会明显降低:现在运行时的电流为39A,按照实际消耗的功率按照此参数计算,泵的比转速ns=105.6,该比转速对应下的国标效率为85%,因此,该泵的效率提升空间很大,改造后,每年能为企业节省不少电能,经济效益可观。

第二次改造水力
  以计算流体力学软件ANSYS-CFX为平台,利用N-S方程、RNG k-ε湍流模型、采用全隐式算法,模拟不同模型泵内部流场分布,计算出了不同模型的外特性,然后在这些模型中找出一个高效水力模型作为样机的水力模型进行加工试验。
  为了弄清各种方案产生性能差异的原因,下面分别对泵内部流动进行比较分析,了解泵内部运行机理,设计了三组叶轮进行对比分析。分别在下列两个工况点进行比较:0.6Q,1.4Q。
  叶轮内部中截面流线对比如为小流量工况下,三种叶轮的中截面流线,从中可以看出,在小流量工况下,A、B叶轮内部流动最好,流线沿叶片平滑过渡,相互之间不产生干涉。但比较两组叶轮,A叶轮更能适应小流量工况,B叶轮在局部产生一定紊乱,叶轮C在中截面的流线图上主要表现为流线紊乱严重,特别是在叶轮出口,流线之间流线产生明显干涉,效率较低。在大流量工况下,三种叶轮的中截面流线,比较三种叶轮,A叶轮的流动状态最差,流线紊乱,在靠近叶片背面区域产生漩涡,在叶轮出口流线弯曲严重,流线之间产生干涉,因此该叶轮不利在大流量工况运行。叶轮B、C内部流线平顺,水力损失小。但从B叶轮内部流线可以看出,在叶轮背面也开始产生少量漩涡,叶轮出口处,流线逐渐紊乱,可以推测当流量继续增大时,效率将有较大下降。但综合分析,在流量不需要大范围调节的情况下,如循环氨水泵的性能决定,该泵需要长周期稳定的流量,故选用B型叶轮为最佳选择。
  材料上可采用耐磨及耐蚀性能良好的材料铸造叶轮,一方面长时间使水流沿着设计的流线进行流动,从而保证泵长时期高效运行。另外,更换耐磨性能良好的材料,叶轮口环之间的间隙长期比较小,减小了容积损失,从而提高泵的运行效率。

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