單級雙吸離心泵的改造

    摘 要：通過對4^＃循環系統水泵的軸封進行改造，以及采用三元流型葉輪，提高了泵效率，實現了節能增效的目的。 
        關鍵詞：離心泵 軸封 葉輪 

        一、軸封改造 
        山西三維集團股份有限公司的循環系統水泵為水平中開式單級雙吸離心泵（石家莊水泵廠制造），軸封由聚四氟填料、水封環、高壓水封管、填料壓蓋等構成組合式密封。填料密封是一種接觸式密封，結構簡單、成本低、更換方便，故在離心泵上應用極廣。不足之處是密封性能差、功耗大、軸套或軸磨損大、使用壽命短、填料徑向壓緊力的分布與介質壓力分布不一致，使填料未能全部充分發揮作用。另處由于發熱量大，密封填料需經常潤滑與冷卻，必然會有少量泄漏。隨著企業對環保、節能及現場面貌要求的提高，填料密封越來越不能滿足發展的需要，所以有必要對填料密封進行改造。 
        根據公司吸水池水位高于泵的吸水口的具體情況，分析高壓水封是否必需并做如下試驗：(1)停泵，取下泵體一側吸水區上的排氣絲堵。(2）在排氣絲堵中心鉆孔，并將一醫用透明輸液膠管一端插入排氣絲堵孔內，用T39膠粘劑粘接且密封牢固，將粘接好的排氣絲堵重新安裝好。(3)啟泵運行，膠管的另一端與大氣連通，將膠管向上拉直，觀察到膠管中水面與吸水池水面平齊，說明吸水區為正壓。(4)停泵，將泵蓋兩側的水封管加裝閥門（圖1)，啟泵運行，并將水封管閥門逐漸關小同時觀察水泵填料漏水漸少，且泵的運行狀態無異常，直至將水封管閥門徹底關閉。(5)正常運行2個月后，將該臺泵解體大修，去掉水封環代之以聚四氟填料，微壓填料壓蓋，正確安裝完畢啟泵試運行，觀察填料20min左右，調整填料壓蓋無異常即可投入運行。

圖1

        1998年對11臺12SH一9A，9臺1OSH一9，4臺6SH一9共22臺泵進行了上述改造，正常運行至今，無任何異常發生。通過改造，取得良好效果：(1)軸封處由封高壓水變為封低壓水，滴水由規定允許的20一60滴／min降為0，有效降低維修工人調整填料漏水的強度。(2)填料壓蓋的壓緊力降低至可忽略不計，從而填料與軸套的摩擦力大幅度降低，經計算，電機功率由改造前的26.56kW降為0.28kV，一定程度上節約了能源（用單手可自如盤車）。(3)大大延長了填料、軸套的使用壽命。 
        二、三元流型新葉輪的應用 
        循環泵站共有四臺12SH一9A型泵，供有機換熱器用。泵流量為720m3 /h，揚程49m，配套電機功率155kW。系統運行要求四臺泵全部運行并保持系統壓力為0.35一0. 40MPa為了節約電能，必須使泵的效率盡量提高。同時還必須使泵的高效率工作點盡量與泵的實際工況相接近。SH型離心泵均是20世紀60年代采用一元流體理論設計的，效率低。其次，由于實際管線、閥門等狀況的千差萬別，泵站預先很難對泵所需要的揚程進行精確的計算，即使計算準確也難以在市場上找到流量、揚程相符的泵，只能采用相近似的泵。這就造成泵運行中的耗能（每立方米水的耗電量）高。
針對上述問題進行的改造途徑是：不動管路、泵體、電機等，依據實際運行狀況，應用三元流動理論，重新設計水泵葉輪，確保泵的效率盡可能高，流量盡可能大，而電機一般不過載，實現節能增效的目的。由于僅更換葉輪，工作量小，實際上等于換裝了一臺新型大流量、高效率泵。葉片形狀為完全三元扭曲型，用計算機完成型線設計。 
        由于實際生產中四臺泵并入系統同時運行，單臺泵只有壓力、電流而無流量顯示，在現有條件不能準確測出單臺流量的狀況下，只能在保證電壓、系統壓力與改造前保持一致的前提下，對系統總電流、總流量進行比較，見表1。 
        由表1數據可看出，系統壓力較前提高了，流量略有增大，耗電反而減少了。原因就在于泵采用了新葉輪。新葉輪的泵與原型泵有完全不同的特性，如圖2所示。圖中上部為泵的揚程一流量特性；下部為泵的輸入功率一流量特性。可看到在泵實際工作的揚程H下，改型泵流量大于原型泵流量；由對應流量可查得改型泵輸入功率小于原型泵輸入功率。
表1 改造前后性能比較 

        三、結論 
        1．填料改造后，每年材料費由380元（聚四氟填料190元／kg）降為15元（密封圈5元／個），功率由26.84kW降為0.28kW，僅按11臺12SH一9A循環泵計算，全年可節約材料費4015元，節省電耗190萬kW•h。 
        2．改型后，泵每立方米水電耗平均下降了7.3%，按供水2.9×107m3/a計算，全年可節電約1.01×106kW•h。 
        3．改型后，泵流量平均增大了11.8%。 
        4．改型后，四臺電機總電流由950A下降至880A，電機安全系數大大增加，同時也提供了進一步改造其他水泵葉輪、增大流量的潛力。

圖2