超高揚程的水泵是怎么運行的
點擊:1675 日期:2019-06-01
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平原湖區(qū)軸流泵站通常在外洪、內(nèi)澇的情況下運行,盡管在設(shè)計時一些泵站對在某些不利工況下運行進(jìn)行過校核,但由于受水環(huán)境變化的影響,沿江和湖泊的河床逐年淤高,泵站內(nèi)、外水位變幅較大,特別是特大洪水期間外江水位居高不下,泵站的揚程超出其設(shè)計使用范圍,泵站被迫停機,甚至損壞。
解決上述問題,可根據(jù)各泵站實際情況,分別采取措施。
1.調(diào)節(jié)葉片安裝角
目前,國產(chǎn)軸流泵口徑在300mm以上的,葉片角度可以調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)葉片安裝角在一定程度上擴大了泵的使用范圍,當(dāng)泵站揚程增高時,可減小葉片安裝角,適當(dāng)減小出水量,以滿足水泵在高揚程情況下正常運行的要求。
目前國內(nèi)數(shù)量較大、分布較廣,口徑在1m以下的中小型軸流泵站(一般由鄉(xiāng)鎮(zhèn)管理),由于技術(shù)力量薄弱,加上調(diào)角費時費力(半調(diào))。因此,泵站自投入運轉(zhuǎn)后,很少根據(jù)運行條件的變化對泵的正常運行范圍進(jìn)行復(fù)核和調(diào)節(jié),結(jié)果造成能源浪費,泵站發(fā)揮不了正常效益。因此,建議加強技術(shù)指導(dǎo),特別是對那些使用不當(dāng)、揚程超過正常使用范圍的泵站,應(yīng)根據(jù)新的運行條件,仔細(xì)復(fù)核水泵工況,提出相應(yīng)的技術(shù)措施。按照經(jīng)濟、有效的使用原則,一般只有當(dāng)調(diào)角不能滿足新的運行要求時,才考慮其它的技術(shù)改造方案。
2.改換葉輪
改換葉輪與換泵優(yōu)缺點大致相同。不過,改換葉輪僅涉及到泵內(nèi)的某一部件,因而改造投資可大量節(jié)省,通常適用于大中型軸流泵站的修復(fù)與技術(shù)改造。
解決超高揚程問題,必須將泵的現(xiàn)有葉輪更換成比轉(zhuǎn)數(shù)較低的軸流式葉輪(在功率不變的條件下,增大揚程,減小流量)。由于將葉輪的揚程提高,葉輪出口的速度或動量矩環(huán)量增大,因而要求出口導(dǎo)葉的擴壓、消旋功能更強。目前國內(nèi)葉輪直徑2.8m及以上的大型立式軸流泵,導(dǎo)葉固定在出口流道的鋼筋混凝土中,因而在改葉輪時更換導(dǎo)葉相當(dāng)困難。由軸流泵的工作原理可知,葉輪揚程提高后,導(dǎo)葉進(jìn)口水流的絕對液流角(導(dǎo)葉進(jìn)口安裝角)α3減小,導(dǎo)葉的曲率θ增大。如不換導(dǎo)葉,在同一流量下,水流必將在導(dǎo)葉進(jìn)口的背面形成旋渦區(qū),從而引起泵的效率降低,出口壓力脈動,因此在更換改型葉輪時最好也更換導(dǎo)葉。對更換導(dǎo)葉有困難的,最好與有關(guān)研究單位合作,在現(xiàn)有裝置條件下盡力尋求改善措施,最終改造方案應(yīng)該通過模型試驗來確定。
3.換泵
如果將葉片角度調(diào)至最小仍不能滿足高揚程的長期運行要求,則可考慮更換成高揚程的水泵,如比轉(zhuǎn)數(shù)較低的軸流泵或?qū)~式混流泵等。
更換水泵通常是一種比較省事的辦法,但對大中型水泵,要考慮機組配套和流道匹配等因素,因此工程投資較大,機組設(shè)備費用較高。另外,在同流量下由于泵的揚程高,泵汽蝕及水力振動的可能性增大,特別是與進(jìn)、出水流道之間的水力配合問題往往成為換泵的主要矛盾。因此,在原有泵站水工基礎(chǔ)上采用換泵的辦法來解決高揚程問題,不僅代價較高,而且技術(shù)上較復(fù)雜,因而一般只適用于中小型軸流泵站。另外,換泵時不僅要考慮在最高揚程時泵站能夠安全運行,而且也應(yīng)該盡可能使泵站能在多年運行中的平均效率較高,對于最高揚程與平均揚程相差甚大的泵站應(yīng)該充分考慮這一點。
4.提高水泵轉(zhuǎn)速
由相似定律得知,提高水泵轉(zhuǎn)速,可增大泵的流量和揚程,但水泵的軸功率增加,動力機需要增容。對超高揚程的泵站,采用這種方法的關(guān)鍵在于增速方式及變速設(shè)備的選擇。對小型排灌泵站,由于機組較小,變速容易實現(xiàn)(如調(diào)節(jié)內(nèi)燃機進(jìn)油量,改變皮帶輪直徑等)。對以交流電動機為動力的,可調(diào)節(jié)同步轉(zhuǎn)速(分無級的變頻調(diào)速和有級的變頻調(diào)速),或調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差率(適用于異步電動機,分調(diào)節(jié)電機定子電壓、改變串入繞線式電機轉(zhuǎn)子電路的附加電阻等)兩種調(diào)節(jié)方式。前者屬于節(jié)能型,后者屬于耗能型。對大中型農(nóng)用泵站,由于機組容量較大,調(diào)速設(shè)備較貴,因而使用受到一定限制。
水泵增速后帶來的新問題,可能有汽蝕、機組結(jié)構(gòu)強度、軸承壽命以及臨界轉(zhuǎn)速的校驗等問題。水泵增速還可能使進(jìn)水流道流態(tài)變化,使水泵進(jìn)口處的流速和壓力分布不均勻,從而加劇機組振動。采用這種改造方案,建議與有關(guān)研究單位和水泵、電機的生產(chǎn)廠家一道,根據(jù)泵站具體情況,商定具體改造方案。
但是,近幾年來結(jié)合水泵增速及電動機改造需要,武漢水利電力大學(xué)泵及泵站教研室的有關(guān)專家主張在更換老化電機線圈的同時,實現(xiàn)增容和調(diào)速兩項功能。即在進(jìn)行老化電機改造時,通過減薄絕緣層厚度,加大繞組導(dǎo)線截面,在原電機結(jié)構(gòu)不變的條件下,提高電機功率;同時,采用“丟極”的辦法提高電機轉(zhuǎn)速,以適應(yīng)高揚程時泵站的運行需要。
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