三元流技术及其在循环水泵节能改造中的应用

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三元流技术及其在循环水泵节能改造中的应用

黄强

（中国石化天津石化炼油部 天津 300000）

摘要：本文首先通过对三元流技术进行简要介绍，并以此为基础分析了三元流技术的基本原理，最后通过实例对三元流技术在循环水泵节能改造中的应用的效果进行了分析，最终得出了三元流技术对循环水泵的节能改造具有重要作用，有效的节约了耗能，降低成本，并提高了经济效益。

关键词：三元流技术，循环水泵，节能改造，应用中国论文网P1owTr'N6v

一、三元流技术的简要介绍中国论文网'd_+b'IUr x xc

在我国，离心泵的设计一直采用的是一元流的设计理论进行离心泵也轮的设计。所以，离心泵叶轮的设计理论基础就是假设在离心泵的进出口的路通截面和流通道的内部所流通的水流是均匀分布的，同时水流流动的速度是一个含有一个自变量的一元函数。根据该理论所设计出的离心泵叶轮的叶片的形状，制造出各种叶片的模型，并进行试验，进而选择最优的模型。此外，因为在不同的工作环境下，离心泵的流量、所受到的压力变化范围都比较大，这时所选用叶轮模型的数量就受到了限制，所以就不能够保证所选择的叶轮模型与实际的工程状况相一致。正是因为这个原因使得离心泵叶轮与设计最佳的效率点有所偏差，进而对离心泵的使用效率产生了影响。中国论文网-N6A#qGwd

我国的吴仲华教授所创立的S1和S2两种流面概念，为我国的叶轮机械的三元流技术的发展奠定了坚实的理论基础，同时，在20世纪80年代，我国中科院的科学家刘殿魁提出了一种关于叶轮机械内含射流一尾迹的完全三元流的解法，通过对这一方法的运用，使得我国对叶轮机叶轮路道的设计更加的合理化，还有效的解决了尾迹区给叶轮机的运作所造成的影响，进而提升了叶轮机的水力效率，增加了叶轮的流通面积的有效性，提高了离心泵的运作效率。中国论文网 ^&]2BE*vS(hW

离心泵的水力效率与离心泵和叶轮的情况有着密切联系，不仅包括叶轮进出口的半径、子午流道曲率变化的规律，还包括了叶轮叶片的厚度、安装的角度、离心泵的水流量等这些因素对离心泵的水力效率都有着直接或者间接的影响。所以以刘殿魁所提出的理论为基础，并与离心泵在现实的运作中所产生的流量等参数相结合进行三元流的叶轮的设计，可以大大的提高该设计的高效性，而且如果在不改变离心泵的安装状况，将其换装在原来的泵体内部，还可以降低工程的投资成本，实现效果最佳的技术改革，进而有效的节约了能源的消耗，提高了经济效益。中国论文网b&yS+ANN

二、三元流技术的基本原理概述

所谓的三元流技术，它对循环水泵的节能改造具有重要作用，但是它的实质就是理论与实践相结合的成果。它通过采用先进的水泵设计软件，即《射流一尾迹三元流动理论计算方法》，并与水泵在现实生产运作的实际状况相结合，对水泵内部的以叶轮为主要部件的水力构件进行设计。它主要是通过以下步骤完成的：首先是对正在使用的离心泵的状况，例如水流量、压力变化的范围以及离心泵所耗费的功率等进行试验，并将对以前泵体运行的参数标准提出来，以这些参数为依据进行离心泵的设计；然后再通过对泵设计的相关软件的使用设计出新的、符合规范标准的新型叶轮，并保证叶轮可以与原有的型号进行交换，使得他再不用改变电路和泵体结构的前提下达到节约耗能和提高生产效率的目的。中国论文网CE?XN!K2a_[-m

三、三元流技术在循环水泵的节能改造成果分析

无论是哪种水泵，叶轮都是水泵的核心构件，因为它对水泵的扬程、运作效率等情况有着重要影响，但是对水泵自身的影响却很小。所以在对水泵进行改造时，要严格按照三元流技术的基本原理进行，并于水泵在实际中的运转情况为补充。只有在正确的理论指导下，并于实际相结合，才能够真正实现循环水泵的节能改造，进而有效的降低成本，节约资本，提高全社会的经济利益。

在2010年度到2011年度，由于天津石化的生产系统所使用的水泵机构出现故障，例如效率低，耗能大、机器维护所耗费的工作量较大等，这些故障对公司的节能产生了不利影响。所以，天津石化的炼油部对东循、西循两处的循环水泵进行了三元流节能改造，这项技术改造由泰州康乔机电设备有限公司进行。泰州康乔机电设备有限公司的技术人员首先通过对相关节能手段的节能效果和使用情况进行论证，然后采用了三元流技术节相关理论为基础，通过对水泵实际运行状况进行了解，并记录其参数，最后以此为依据对天津石化所使用的循环水泵进行了技术改造，更换新型高效的三元流叶轮后，泵的运行情况良好，在保证流量、扬程不变的前提下，达到预期的节能目标。因此，在不发生大变动的情况下，不仅保证了正常的生产，还是得设备进行了更为根本的优化。

通过对东循和西循进行节能改造，东循节能率能够达到8.5%，而且每年节约电费485,100元；同时，西循节能率达也到15.71%，每年节约电费约为1,457,148元，最大程度的降低了耗能，提高了经济效益。下面我们对其进行具体分析：

第一，东循节能改造结果分析。目前正常运行流量6000m3/h左右，扬程45米；共有6台泵，开3台备3台。而改造前后的对照表如表A，改造前后的结果对比如下表1和表2显示：

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表1：改造前系统能耗统计表中国论文网,OZ'qp"|W:o/O

表2：改造后系统能耗统计表中国论文网?v+n LU&a|t t

假设水泵被改造后，每年的运行时间我们设定为8400个小时，那么我们对改造前后的系统耗能进行计算可以达到如下结果：

改造后系统年能耗为： 1233.2 kW/h × 8400h = 10,358,880 kW/年

改造前系统年能耗为： 1128.2kW/h × 8400h = 9,476,880 kW/年

下面对东循节能率按照公式进行计算，计算结果如下：中国论文网Ousx)|

节能率 =（改造前能耗-改造后能耗）/改造前能耗 × 100%

       =（10,358,880 kW /年- 9,476,880 kW/年）/10,358,880kW /年

       = 8.5%中国论文网&n.IG |;Y%?3]

系统年节能费 =（改造前能耗-改造后能耗）× 电费 中国论文网9{)y^b4W1Dr.n}

             = 882,000 kW /年