切割叶轮以解决加热站循环泵电机过载问题

刘建成 ,董志乾 ,景 昭,宋遂民

(内蒙古京海煤矸石发电有限责任公司,内蒙古乌海016000)

1 引言

内蒙古京海煤矸石发电有限责任公司,厂区采暖加热站装有3台上海凯泉水泵厂生产的KQWH-125-250B型热水循环泵,二运一备。循环水泵自试运以来,由于该泵扬程富裕过多,电机严重过载,用钳形电流表测得电机电流高达80～90A,过载1.3倍以上,电机温度和轴承温度都很高。为了防止电机超载,出口阀只开4圈,致使热水循环不良,部分采暖器不热。针对上述问题,现场采取切割叶轮的方法解决了加热站循环泵电机过载的问题。

2 加热站循环泵甩机过载问题分析

2.1 设备参数

2.1.1 循环水泵的铭牌参数

循环水泵型号为KQWH-125-250B;流量为Q=166m3/h;扬程为 H=55m;叶轮直径为 D=240mm(实测值);转速为n=2 960r/min;效率为η=70%。

2.1.2 循环水泵电机铭牌参数

循环水泵电压为380V;电流为67.9A;功率为37kW;转速为2 950r/m in;功率因数为0.9。

2.2 原因分析

启动时,泵的出口阀全关,出口压力 P值高达1.0MPa。出口阀刚开启4～5圈,电机电流便接近额定值。电机过载是因为厂商供应的泵叶轮直径过大,扬程太高,泵出口系统阻力小,水泵流量超过额定流量所致。

2.3 解决方案

为了解决电机过载问题,同时也为了节约用电,车削泵轮直径不失为解决问题的可行方案之一[1]。

2.3.1 循环水泵的比转速

式中ns为泵的比转速;n=2 960r/min(原型泵的额定转速);Q=160m3/h(原型泵的额定流量);H=80m(原型泵的额定扬程)。将已知参数代入公式中得

2.3.2 计算泵的扬程系数λH

根据经验公式：

式中λH为泵的扬程系数;ns为泵的比转速。将已知参数代入式中得：λH=1.858 8+0.007 06×85=2.46。

2.3.3 叶轮切割直径计算

为了叶轮直径切割后,泵的扬程为 H′=55m(热网设计值),则叶轮直径应切削到D′,计算公式为：

式中D=250mm(原型泵叶轮直径);H=73m(原型泵额定扬程)。将已知参数代入式中得：D′=

2.4 切割量及切割后对泵性能影响的评估

为了使叶轮直径车小后,泵的效率下降不致超过1%,将叶轮直径车至225mm。

车削量百分数=(D-D′)/D×100%.

将已知参数代入式中得：车削量百分数=(250-225)/250×100%=10%。

因叶轮直径车小后,泵的高效率点基本上是沿着性能二次抛物线往小流量方向移动,并且随着叶轮的车小,小流量工况效率还略有提高,而大流量工况下效率虽有所下降,但在二次抛物线上对应点效率下降很小。切割量只有10%,根据经验,效率下降不会超过1%。叶轮切割后,泵的汽蚀性能由于对应点的流量减小,所以NPSH值略有减小,即泵的Q-NPSH曲线不因叶轮切割而改变。

3 结语

泵叶轮直径建议由D=240mm车小至D′=225mm。叶轮直径车小后,循环泵的扬程将由现在的70m(对应叶轮直径为240mm)降低至55m,且流量不会低于166m3/h(热网设计值)。叶轮车削后,电机的电功率仍需37kW,故该循环泵配置45kW的电机。叶轮直径车小后,循环泵运行时出口阀便可开大,以减少节流损失。而且热水便可充分循环起来,使供热系统恢复正常运行状态。

电机过载现象基本消失,泵出口门可开 1/2。电机轴承过热现象消失,同时厂内供热情况好转。由于车削后需配用的电机功率仍大于现有电机功率,故出口门全开时,电机仍有轻微过载现象,但叶轮切削后的效果基本达到了要求,解决了全厂供暖问题。

[1]郭立君.泵与风机[M].北京：水利电力出版社,1986.