多级离心泵取级改造节能研究

王军太

(兰州西固热电有限责任公司，兰州 730070)

多级离心泵结构上由2个及2个以上叶轮串联组成，容量和功率消耗较大。在设备选型时，离心泵的扬程和流量一般按所需流体高程及流量的1.10～1.15倍计算。为满足生产工艺要求，必须在离心泵出口管路加装节流调节装置或再循环调节装置，造成了较大的节流损失和再循环损失。

离心泵节能降耗改造主要有变频调速(包括液力偶合器)、车削叶轮和多级离心泵减少叶轮等方法。变频调速和液力偶合器改造节能效果较好，但改造设备系统复杂、工期长、投资大、运行维护和后续成本较高。水泵车削叶轮可降低扬程，但流量也随之降低，可能影响生产工艺需求，且叶轮车削不可逆，车削后不可恢复，减少叶轮是多级离心泵节能降耗改造行之有效的方法。

1 多级离心泵取级改造原理

泵的轴功率计算公式：N=γHQ/1 000η。N---轴功率(KW)；γ---泵输送液体的重度(N/m3)；H---扬程(m)；Q---流量(m3/s)；η---泵的效率。

多级离心泵扬程为串联多级叶轮扬程之和，减少级数，泵的扬程相应降低。由于泵的转速和叶轮直径未改变，泵的流量不变。根据泵的轴功率计算公式，扬程降低，泵的轴功率正比降低。对于扬程存在较大裕量的多级离心泵优先实施取级改造，就某热电公司多级离心泵取级改造进行介绍。

2 立式长轴多级离心泵取级改造

пт—140/165-130/15-2型汽轮机配备3台6.5LDTN-11长轴立式多级凝结水泵，11级叶轮，水泵额定出力220 m3/h，扬程185 m，电压380 V，电机额定电流287 A，设计2台运行，1台备用。多级水泵扬程为串联叶轮扬程之和。水泵原扬程185 m，计算每级叶轮平均提升扬程185÷11=16.8 m。若取消1级叶轮，扬程将降至185-16.8=168.2 m。取级后，扬程满足机组需要。由于叶轮直径和转速未改变，取级改造后凝结水泵流量不变。为保证水泵水流连续性，取消最末级叶轮，原叶轮处安装过流轴套(起固定叶轮作用，不做功)。试验凝结水泵取级改造前出口门关闭空负荷电流175 A，出口压力1.9 Mpa(原扬程185 m，入口压头5 m)；取级改造后出口门关闭空负荷电流155 A，出口压力1.7 Mpa(入口压头5 m，计算扬程165 m)。凝结水泵取级后投入运行电流下降明显，水泵运行稳定。

3 卧式多级离心泵取级改造

某热电公司原设计6台给水泵，型号50GB-10，设计扬程2 150 m，额定流量572 t/h，10级叶轮，电压6 kV，额定电流523 A，水泵功率4 187 kW，电机功率4 800 kW。为了促进节能降耗，3、4号给水泵改造加装了液力偶合器，2、5号给水泵整体更换型号HGC6/8，扬程1 950 m，额定流量572 t/h，额定电流418 A，水泵功率3 402 kW，电机功率3 800 kW。根据不同工况，2台或3台并列运行。由于1、6号给水泵扬程裕量较大，且与3、4号液力偶合器给水泵及2、5号给水泵并列运行扬程差值较大，考虑对1、6号给水泵取级改造。原水泵扬程2 150 m，计算每级叶轮平均提升扬程2150÷10=215 m。若取消1级叶轮，扬程将降至2150-215=1 935 m，与2、5号给水泵扬程1 950 m基本相同，并列运行不受影响，取级后参数符合锅炉给水压力要求。由于叶轮直径和转速未变，取级改造后给水泵流量不变。理论计算取消一级叶轮后水泵扬程降低10%，出入口压差近似减小约10%，相应轴向推力减小约10%左右，不影响给水泵平衡盘设计安全。因为水泵第3级设置中间抽头，为保证水泵水流连续性及中间抽头压力，决定取消最末级叶轮，原叶轮处安装过流轴套(起固定叶轮作用，不做功)。6号给水泵取级改造前试验出口门关闭压力22.54 Mpa(入口压力0.8 Mpa，计算扬程约2 170 m)，空负荷电流346 A。取级改造后试验出口门关闭压力20.34 Mpa(入口压力0.8 Mpa，计算扬程约1 950 m)，空负荷电流317 A。6号给水泵取级改造后投运电流大幅下降，水泵运行稳定。

4 取级改造节能计算

4.1 凝结水泵取级节能计算

对机组3台6.5LDTN-11长轴立式多级凝结水泵全部实施取级改造，取级前2台凝结水泵并列运行，总电流约520 A。取级后由于扬程降低，凝结水泵出口管路节流调门开度增大，节流损失减小；凝结水泵再循环门关小或关闭，再循环损失减小。2台凝结水泵均取级后并列运行总电流约440 A。对比取级后凝结水泵总电流平均下降约80 A左右。

电机功率P=√3UIcosφ。 P---轴功率(kW)；U---电压(kV)；I---电流(A)；cosφ---功率因数(0.85)。

4.2 给水泵取级节能计算

取级前6号给水泵与1号给水泵参数完全相同。锅炉蒸发量1 170 T/H工况下，1、6号给水泵并列运行，总电流约960 A(2台泵电流均为480 A左右)，给水母管压力18.5 Mpa左右。同等工况下，取级后的6号给水泵与1号给水泵(未取级)并列运行，观察1号给水泵电流505 A左右，6号给水泵电流420 A左右，并列运行总电流925 A，给水母管压力降至17.5 Mpa左右，满足锅炉给水压力要求。对比取级后总电流平均下降约35 A。

5 结语

该热电公司对立式长轴多级离心泵取级改造和卧式多级离心泵取级改造取得成功，改造取得了预期的节能效果，促进了企业节能减排。多级离心泵取级改造成本低廉，设备改造工作量小，不改变原有系统，工期短，见效快，取级改造节能效果显著。取级改造充分利用和发挥了现有设备潜力、对扬程设计裕量较大或生产工艺偏离设计值的多级离心泵节能改造具有良好的示范效应。