离心泵叶轮切削的实施与能效

谭正威　王剑宇

摘 要：离心泵是炼油化工行业中，最普遍也是最重要的设备之一，正是因为泵对于我们的日常生产运行的重要性，导致在设计阶段为了确保其能够满足所有的工况条件，而在选型过程中偏于保守，部分所选泵对于系统而言容量过剩。而如今，生产中各项工艺参数趋于平稳，但是“大马拉小车”的现象仍普遍存在，不仅造成能源的大量流失，过大的流动能量还会造成振动及磨损，存在一定安全隐患，通过理论计算与实际经验向结合，对泵的叶轮进行合理切削，能够有效降低能耗，为企业带来经济效益，本文结合具体实例，介绍离心泵叶轮切削的原理及应用效果。

关键词：离心泵;叶轮;切削;节能

1 实施背景

目前，国家把能源消耗强度降低和主要污染物排放总量减少确定为国民经济和社会发展的约束性指标，把节能减排作为调整经济结构、加快转变经济发展方式的重要抓手和突破口。石油石化、钢铁等重点企业作为能源消耗大户，其能耗占工业总能耗的70%，所以，公司节能减排工作面临的形势亦日益严峻，控制成本、降低能耗已是我们管理提升的主要目标之一，而“电力”一直是节能指标中的重中之重，通过切削叶轮实现泵的节电，是在保证生产的前提下，投资小、见效快的高收益比的节能方案。

2 泵叶轮切削理论

叶轮切削是指通过加工处理叶轮的直径来降低传输到系统流体当中的能量，实际是改变泵的性能曲线。基本原理是通过改变叶轮直径，实现相同转速下介质在叶片端部流速的不同，从而改变泵的流量及扬程，具体切割量以切割定律为基础理论指导，通过理论计算与实际经验相结合，保证改造后泵的运行参数满足生产要求，同时达到节能的目的，此外，通过切削叶轮，在减少泵的多余能量的基础上，对改善泵高振动、高故障运行状态有一定作用。

2.1 泵的比转数

比转数是在相似定律的基础上导出的一个包括流量、扬程和转速在内的综合特征数，它是计算泵结构参数的基础。泵的比转数在数值上等于几何相似的泵在流量为0.075m3/s、扬程达1m时的转数。比转数可以作为机器分类、系列化和相似设计的依据。比转数小反映机器的流量小，全压（或扬程、水头）高;反之，比转数大则机器的流量大，全压（或扬程、水头）低。前者适合离心式，后者适合轴流式，混流式（斜流式）介于两者之间，所以可用比转数大小划分机器类型，比转速计算公式如下。

2.2 泵的切割定律

同一台离心泵，当转数不变时，将叶轮外径稍加切割，其性能变化在理论上遵循一定的规律，即泵的流量比与叶轮直径比相等，泵的杨程比是叶轮直径比的平方，泵的轴功率比为叶轮直径比的立方，切割定律表达式如下：

在实际应用当中，由于流动的非线性导致这些关系并不是非常的精确;然而，叶轮切削对流量、压头以及功率的基本作用仍然是有效的。例如，叶轮直径减少2%会产生大约2%的流量下降，4%的压头下降和6%的功率下降。但随着切削量的增大，我们实际得到的数值偏离理论值越明显，这是由于我们在改变泵叶轮的同时，泵壳体尺寸及流道未发生改变，介质在壳体内的涡流及流道损失不会随着叶轮直径变化做线性改变，泵叶轮切削量越大，泵本身效率降低越明显，根据泵的比转数不同，可确定叶轮最大允许切削量如表1。

2.3 切割量的修正

计算出理论切削量后，為补偿实际参数与计算参数的偏差，要对实际切削量进行修正，修正后的切削量比理论值要小，避免切削后得到的参数与理论值形成过大的偏差，不能满足生产需求，修正系数的确定无精确计算公式，应根据实际经验的积累来确定安全系数，但修正系数与比转数相关，实际切削量的修正可参照下式。实际切削量：

D=δ（D1-D2）

其中δ为修正系数取0.8～0.98，D1为切削前叶轮直径，D2为切削后叶轮直径，比转速与修正系数关系可参考表2。

3 泵叶轮切削实践举例

常减压装置航煤脱硫醇泵P30型号为80AZYII-100，设计流量Q=50m3/h，设计扬程H=104m，转速n=2950r/min，

泵实际运行出口阀开度仅为30%，出口压力为0.8MPa，叶轮原直径276mm，原运行电流34A，由于泵长期处于低流量高扬程的工况运转，压力较高的介质在系统中节流磨损，浪费能量的同时造成泵运行过程中壳体及管路振动偏大，通过核算决定对该泵实施叶轮切削，计划将该泵出口压力降至0.6MPa。

叶轮切削后，泵出口压力降至0.62MPa，运行电流降至25A，同时泵体振动显著降低，节电效果基本达到期望值。

4 结束语

通过切削叶轮的少量投入，改善泵运行状态的同时，带来可观的经济收益，电能既是最重要的能源，又是消耗其他能源生产的能源产品，节电工作有利于提高资源利用率，减少环境污染，符合环保和社会可持续发展的原则，具有很高的社会效益。

参考文献：

[1]吴达人.泵与风机[M].西安：西安交通大学出版社，1998.

[2]管楚定.工程流体力学[M].北京：中国电力出版社，2003.

[3]杨洪鑫，鲁叶茂.离心泵叶轮切削的实际应用[J].发电设备，2005，19（5）.

作者简介：

谭正威（1988- ），男，大学本科，工程师，主要从事炼油设备的管理工作，现为大庆炼化公司炼油一厂气体分馏车间设备主任。

王剑宇（1985- ），男，大学本科，工程师，主要从事炼油设备的管理工作，现为大庆炼化公司炼油一厂气体分馏车间设备工程师。