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進(jìn)料泵減震節(jié)能改造

　　方案實(shí)施的確定

　　理論依據(jù)

　　泵的工況點(diǎn)是泵特性曲線與裝置特性曲線(管路阻力曲線)的交點(diǎn)，改變工況點(diǎn)有3種途徑：(1)改變泵的特性曲線;(2)改變裝置的特性曲線;(3)同時(shí)改變泵的特性曲線和裝置的特性曲線。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)泵的運(yùn)行情況來看，裝置的特性曲線已經(jīng)改變，所以需要改變泵特性曲線來完成泵的改造。因裝置處于運(yùn)行期間，從成本和實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)綜合考慮，較佳的辦法就是按照新的參數(shù)重新設(shè)計(jì)和制造一套過流部件，新設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)子需對(duì)應(yīng)原有的泵體，以保證泵的安裝要求，并能大幅降低泵運(yùn)行電流，起到節(jié)能減震的目的。

　　改進(jìn)方案

　　在保證原設(shè)備安裝尺寸不變的情況下，對(duì)原泵進(jìn)行節(jié)能改造，由于額定流量由原來的140 m³/h降低到71 m³/h，原泵過流部件已不能適用，故除了外殼體和底座等固定件留用外，其他所有過流部件都要重新設(shè)計(jì)制造，包括葉輪、導(dǎo)葉和中段等。同時(shí)機(jī)械密封的安裝尺寸盡量與原泵保證一致，可以保證機(jī)械密封沖洗系統(tǒng)及電機(jī)現(xiàn)場(chǎng)的使用。新設(shè)計(jì)葉輪效率高的區(qū)盡量包含設(shè)備運(yùn)行的3個(gè)工況點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)方面盡量與原設(shè)備一致，首級(jí)葉輪為雙吸形式，葉輪與軸之間采用過盈配合分半卡環(huán)定位，葉輪密封環(huán)與中段的表面硬度差大于HB50。密封環(huán)與葉輪之間，密封環(huán)與殼體之間采用過盈配合，推力軸承采用載荷能力比較好的圓錐滾子軸承，徑向軸承采用圓柱滾子軸承。

　　水力設(shè)計(jì)、軸向力的計(jì)算

　　在滿足原外形尺寸的前提條件下按照新參數(shù)設(shè)計(jì)首級(jí)、次級(jí)葉輪，通過調(diào)整葉輪進(jìn)口尺寸及葉片的相關(guān)幾何參數(shù)，來達(dá)到提高效率，減小流量、揚(yáng)程的目的，具體如下：(1)首先計(jì)算出合適的葉片數(shù)，并適當(dāng)減小葉輪的進(jìn)口直徑以達(dá)到減少流量的目的;(2)計(jì)算匹配的葉片的進(jìn)口沖角和包角;(3)改變?nèi)~片流線，適當(dāng)使葉片進(jìn)口邊前伸并減薄，使葉道加長(zhǎng)，減小相對(duì)速度擴(kuò)散;(4)計(jì)算匹配的葉輪葉片出口角，控制相鄰葉片間流道出口和進(jìn)口面積之比，以減小流動(dòng)的擴(kuò)散損失;(5)適當(dāng)減小葉輪出口寬度，從而減小壓水室中的水力損失;(6)適當(dāng)減小次級(jí)葉輪的葉輪直徑，調(diào)整葉片流線，使新工況點(diǎn)在新葉輪的效率高的區(qū)。

　　轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析

　　多級(jí)泵的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析，就是在設(shè)計(jì)研制階段對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行計(jì)算分析，內(nèi)容主要包括軸承動(dòng)特性分析，系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速和不平衡響應(yīng)計(jì)算，各種激勵(lì)下的瞬態(tài)響應(yīng)計(jì)算以及系統(tǒng)穩(wěn)定性分析。掌握了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的這些動(dòng)力學(xué)特性，就可以在設(shè)計(jì)過程中選擇合理參數(shù)，如軸承跨度、質(zhì)量分布和軸承特性等。

　　對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行剛性支承、彈性支承模態(tài)分析，比較軸承單元不同�；�方式對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，精準(zhǔn)地計(jì)算出轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的前四階臨界轉(zhuǎn)速和相應(yīng)振型。

　　基于有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的諧響應(yīng)分析，研究工作轉(zhuǎn)速下偏心量位置不同時(shí)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)系的不平衡響應(yīng)，以及不同轉(zhuǎn)速下偏心位置不同時(shí)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不平衡響應(yīng)。把分析的結(jié)果運(yùn)用到轉(zhuǎn)子的水力設(shè)計(jì)上，確保轉(zhuǎn)子在原泵殼內(nèi)運(yùn)行時(shí)的水力平衡，使改造后的泵穩(wěn)定運(yùn)行。

　　試驗(yàn)和效果

　　根據(jù)計(jì)算結(jié)果和計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)設(shè)計(jì)的葉輪、導(dǎo)葉和中段等過流部件，制造完成后安裝到原泵內(nèi)，在試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了全性能試驗(yàn)。通過試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)，對(duì)葉輪進(jìn)行了二次切割，從新安裝后，試驗(yàn)數(shù)據(jù)滿足設(shè)計(jì)要求。進(jìn)料泵在裝置內(nèi)已運(yùn)行10個(gè)月，數(shù)據(jù)顯示各部位振動(dòng)值均不超過2.3 mm/s，泵的效率為61%，軸功率降低了1/3，節(jié)約電能達(dá)45 kWh/h，每年可節(jié)電380 MWh左右，節(jié)能效果顯著。而且設(shè)備在這段時(shí)間內(nèi)運(yùn)行穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)故障檢修，說明泵的改造是成功的。

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(責(zé)任編輯：壓濾機(jī)專用入料泵http://www.ydjyedu.com)