潛水泵,噴泉泵,離心泵的超常運(yùn)行
一、潛水泵,噴泉泵,離心泵超高揚(yáng)程運(yùn)行
平原湖區(qū)軸流泵站通常在外洪、內(nèi)澇的情況下運(yùn)行，盡管在設(shè)計(jì)時(shí)一些泵站對在某些不利工況下運(yùn)行進(jìn)行過校核，但由于受水環(huán)境變化的影響，沿江和湖泊的河床逐年淤高，泵站內(nèi)、外水位變幅較大，特別是特大洪水期間外江水位居高不下，泵站的揚(yáng)程超出其設(shè)計(jì)使用范圍，泵站被迫停機(jī)，甚至損壞。
解決上述問題，可根據(jù)各泵站實(shí)際情況，分別采取措施。
1.調(diào)節(jié)葉片安裝角
目前，國產(chǎn)軸流泵口徑在300mm以上的，葉片角度可以調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)葉片安裝角在一定程度上擴(kuò)大了泵的使用范圍，當(dāng)泵站揚(yáng)程增高時(shí)，可減小葉片安裝角，適當(dāng)減小出水量，以滿足水泵在高揚(yáng)程情況下正常運(yùn)行的要求。
目前國內(nèi)數(shù)量較大、分布較廣，口徑在1m以下的中小型軸流泵站(一般由鄉(xiāng)鎮(zhèn)管理)，由于技術(shù)力量薄弱，加上調(diào)角費(fèi)時(shí)費(fèi)力(半調(diào))。因此，泵站自投入運(yùn)轉(zhuǎn)后，很少根據(jù)運(yùn)行條件的變化對泵的正常運(yùn)行范圍進(jìn)行復(fù)核和調(diào)節(jié)，結(jié)果造成能源浪費(fèi)，泵站發(fā)揮不了正常效益。因此，建議加強(qiáng)技術(shù)指導(dǎo)，特別是對那些使用不當(dāng)、揚(yáng)程超過正常使用范圍的泵站，應(yīng)根據(jù)新的運(yùn)行條件，仔細(xì)復(fù)核水泵工況，提出相應(yīng)的技術(shù)措施。按照經(jīng)濟(jì)、有效的使用原則，一般只有當(dāng)調(diào)角不能滿足新的運(yùn)行要求時(shí)，才考慮其它的技術(shù)改造方案。
2.換泵
如果將葉片角度調(diào)至zui小仍不能滿足高揚(yáng)程的*運(yùn)行要求，則可考慮更換成高揚(yáng)程的水泵，如比轉(zhuǎn)數(shù)較低的軸流泵或?qū)~式混流泵等。
更換水泵通常是一種比較省事的辦法，但對大中型水泵，要考慮機(jī)組配套和流道匹配等因素，因此工程投資較大，機(jī)組設(shè)備費(fèi)用較高。另外，在同流量下由于泵的揚(yáng)程高，泵汽蝕及水力振動(dòng)的可能性增大，特別是與進(jìn)、出水流道之間的水力配合問題往往成為換泵的主要矛盾。因此，在原有泵站水工基礎(chǔ)上采用換泵的辦法來解決高揚(yáng)程問題，不僅代價(jià)較高，而且技術(shù)上較復(fù)雜，因而一般只適用于中小型軸流泵站。另外，換泵時(shí)不僅要考慮在zui高揚(yáng)程時(shí)泵站能夠安全運(yùn)行，而且也應(yīng)該盡可能使泵站能在多年運(yùn)行中的平均效率較高，對于zui高揚(yáng)程與平均揚(yáng)程相差甚大的泵站應(yīng)該充分考慮這一點(diǎn)。
3.改換葉輪
改換葉輪與換泵優(yōu)缺點(diǎn)大致相同。不過，改換葉輪僅涉及到泵內(nèi)的某一部件，因而改造投資可大量節(jié)省，通常適用于大中型軸流泵站的修復(fù)與技術(shù)改造。
解決超高揚(yáng)程問題，必須將泵的現(xiàn)有葉輪更換成比轉(zhuǎn)數(shù)較低的軸流式葉輪(在功率不變的條件下，增大揚(yáng)程，減小流量)。由于將葉輪的揚(yáng)程提高，葉輪出口的速度或動(dòng)量矩環(huán)量增大，因而要求出口導(dǎo)葉的擴(kuò)壓、消旋功能更強(qiáng)。目前國內(nèi)葉輪直徑2.8m及以上的大型立式軸流泵，導(dǎo)葉固定在出口流道的鋼筋混凝土中，因而在改葉輪時(shí)更換導(dǎo)葉相當(dāng)困難。由軸流泵的工作原理可知，葉輪揚(yáng)程提高后，導(dǎo)葉進(jìn)口水流的液流角(導(dǎo)葉進(jìn)口安裝角)α3減小，導(dǎo)葉的曲率θ增大。如不換導(dǎo)葉，在同*量下，水流必將在導(dǎo)葉進(jìn)口的背面形成旋渦區(qū)，從而引起泵的效率降低，出口壓力脈動(dòng)，因此在更換改型葉輪時(shí)也更換導(dǎo)葉。對更換導(dǎo)葉有困難的，與有關(guān)研究單位合作，在現(xiàn)有裝置條件下盡力尋求改善措施，zui終改造方案應(yīng)該通過模型試驗(yàn)來確定。
4.提高水泵轉(zhuǎn)速
由相似定律得知，提高水泵轉(zhuǎn)速，可增大泵的流量和揚(yáng)程，但水泵的軸功率增加，動(dòng)力機(jī)需要增容。對超高揚(yáng)程的泵站，采用這種方法的關(guān)鍵在于增速方式及變速設(shè)備的選擇。對小型排灌泵站，由于機(jī)組較小，變速容易實(shí)現(xiàn)(如調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)油量，改變皮帶輪直徑等)。對以交流電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的，可調(diào)節(jié)同步轉(zhuǎn)速(分無級的變頻調(diào)速和有級的變頻調(diào)速)，或調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差率(適用于異步電動(dòng)機(jī)，分調(diào)節(jié)電機(jī)定子電壓、改變串入繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子電路的附加電阻等)兩種調(diào)節(jié)方式。前者屬于節(jié)能型，后者屬于耗能型。對大中型農(nóng)用泵站，由于機(jī)組容量較大，調(diào)速設(shè)備較貴，因而使用受到一定限制。
但是，近幾年來結(jié)合水泵增速及電動(dòng)機(jī)改造需要，武漢水利電力大學(xué)泵及泵站教研室的有關(guān)專家主張?jiān)诟鼡Q老化電機(jī)線圈的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)增容和調(diào)速兩項(xiàng)功能。即在進(jìn)行老化電機(jī)改造時(shí)，通過減薄絕緣層厚度，加大繞組導(dǎo)線截面，在原電機(jī)結(jié)構(gòu)不變的條件下，提高電機(jī)功率；同時(shí)，采用“丟極”的辦法提高電機(jī)轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)高揚(yáng)程時(shí)泵站的運(yùn)行需要。
水泵增速后帶來的新問題，可能有汽蝕、機(jī)組結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、軸承壽命以及臨界轉(zhuǎn)速的校驗(yàn)等問題。水泵增速還可能使進(jìn)水流道流態(tài)變化，使水泵進(jìn)口處的流速和壓力分布不均勻，從而加劇機(jī)組振動(dòng)。采用這種改造方案，建議與有關(guān)研究單位和水泵、電機(jī)的生產(chǎn)廠家一道，根據(jù)泵站具體情況，商定具體改造方案。
二、潛水泵,噴泉泵,離心泵的超功率運(yùn)行
在特大洪澇災(zāi)害發(fā)生時(shí)，特別需要泵站在超高揚(yáng)程下盡可能地加大水泵流量。這時(shí)往往使水泵的軸功率大大超過額定軸功率，致使配套動(dòng)力機(jī)超載損傷。解決水泵超功率問題的常用方法有減小葉片安裝角、降低水泵轉(zhuǎn)速、更換功率較大的動(dòng)力機(jī)、電機(jī)增容改造等。
1.減小葉片安裝角
當(dāng)水泵在高揚(yáng)程運(yùn)行時(shí)，減小葉片安裝角可以有效地降低水泵軸功率，避免機(jī)組超載；同樣道理，當(dāng)水泵在大流量工況運(yùn)行且機(jī)組長時(shí)間過負(fù)荷時(shí)，也應(yīng)將葉片角度調(diào)小，以保證機(jī)組的安全和正常運(yùn)轉(zhuǎn)。將葉片角度調(diào)小，帶來的負(fù)面影響是泵的流量減小，因此它比較適用于出現(xiàn)高揚(yáng)程大流量工況運(yùn)行時(shí)間不長、葉片角度全調(diào)的大中型立式軸流泵站。對葉片為半調(diào)的中小型泵站，如果因揚(yáng)程偏高，動(dòng)力機(jī)功率不夠用，為了節(jié)省改造費(fèi)用，也可將葉片安裝角*固定在較小的位置。
2. 潛水泵,噴泉泵,離心泵降低動(dòng)力機(jī)轉(zhuǎn)速
通常只適用于變速容易實(shí)現(xiàn)的中小型機(jī)組。對大型機(jī)組，由于變速設(shè)備昂貴，一般很少采用。
3. 潛水泵,噴泉泵,離心泵更換功率較大的動(dòng)力機(jī)
與降速類似，一般只適用于中小型機(jī)組，對大型電機(jī)，除非確需增容和更新(如老化和損壞嚴(yán)重，修復(fù)不如新買)，否則，一般應(yīng)盡可能不采用，以免造成不必要的花費(fèi)。
4. 潛水泵,噴泉泵,離心泵電機(jī)增容改造
結(jié)合電機(jī)老化改造，采用新材料、新工藝，提高原電機(jī)的額定功率。以28CJ56型軸流泵配套的1600kW同步電機(jī)改造為例，若僅更換老化線圈，電機(jī)額定功率可提高到1800kW，功率提高幅度為12.5%。如同時(shí)更換電機(jī)的某些部件，如改造定子外殼及鐵芯、轉(zhuǎn)子大軸、磁軛、鑄鋼體、鐵芯、推力頭、鏡板及導(dǎo)瓦等，電機(jī)額定功率可達(dá)2200kW左右，功率zui大提高幅度為37.5%。從電機(jī)增容改造的實(shí)踐來看，該法是成功的，因此它是目前解決水泵超載問題很有推廣價(jià)值的重要技術(shù)措施之一。
隔膜泵的閥體類型選擇閥體的選擇是隔膜泵選擇中zui重要的環(huán)節(jié)。隔膜泵閥體種類很多，常用的有直通單座、直通雙座、角形、隔膜、小流量、三通、偏心旋轉(zhuǎn)、蝶形、套筒式、球形等10種。在選擇閥門之前，要對控制過程的介質(zhì)、工藝條件和參數(shù)進(jìn)行細(xì)心的分析，收集足夠的數(shù)據(jù)，了解系統(tǒng)對隔膜泵的要求，根據(jù)所收集的數(shù)據(jù)來確定所要使用的閥門類型。在具體選擇時(shí)，可從以下幾方面考慮：
（1）閥芯形狀結(jié)構(gòu)主要根據(jù)所選擇的流量特性和不平衡力等因素考慮。
（2）耐磨損性當(dāng)流體介質(zhì)是含有高濃度磨損性顆粒的懸浮液時(shí)，閥芯、閥座接合面每一次關(guān)閉都會(huì)受到嚴(yán)重摩擦。因此閥門的流路要光滑，閥的內(nèi)部材料要堅(jiān)硬。
（3）耐腐蝕由于介質(zhì)具有腐蝕性，在能滿足調(diào)節(jié)功能的情況下，盡量選擇結(jié)構(gòu)簡單閥門。
（4）介質(zhì)的溫度、壓力當(dāng)介質(zhì)的溫度、壓力高且變化大時(shí)，應(yīng)選用閥芯和閥座的材料受溫度、壓力變化小的閥門。
（5） 防止閃蒸和空化閃蒸和空化只產(chǎn)生在液體介質(zhì)。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，閃蒸和空化不僅影響流量系數(shù)的計(jì)算，還會(huì)形成振動(dòng)和噪聲，使閥門的使用壽命變短，因此在選擇閥門時(shí)應(yīng)防止閥門產(chǎn)生閃蒸和空化。
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