叶轮切削技术在化工装置生产中的应用

金海龙(辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司)

前言

大庆石化公司化肥厂热水装置有三台热水泵，主要负责供给厂内和厂外家属区热水，24h不间断循环运行。在长期的运行过程中，要保持总管安全运行压力在0.3-0.4MPa，最大循环流量在230m3/h左右。在此控制前提下，出口阀开度只能达到30%左右，不能再开大，否则造成总管超压，引起管线泄漏。从上述现象初步分析，热水泵产能可能过大，长期运行期间热水泵不在最优性能曲线条件下，将导致大量能量浪费。因此，切削叶轮成为现有条件下最合适的处理此类问题的方式。

一、切削可行性分析

1.改造理由：

热水泵的设计能力大于现在的总需求，目前只能长期用关小出口阀控制流量压力，造成能量浪费，成本增加。

2.改造目标：

通过叶轮切削技术，降低热水泵的运行成本，争取达到将热水泵运行每小时节电5度以上，且水量压力满足用户需求。

3.现状原因分析

分析各种可能的因素得图如下：(图-1)

根据上述因果分析图和生产的实际情况分析，设计流量大于需求量是影响热水泵运行效率和成本的主要因素：目前热水管网最大循环流量230m3/h，而三台热水泵的型号是CZ100-250B，该泵设计流量250 m3/h，扬程70h。显然该泵的设计能力大于现在的总需求，只能长期用出口阀控制流量压力，造成能量浪费，所以确定它是造成热水泵运行效率低成本高的主要因素。

为进一步确定主要因素，2009年11月19日—27日对热水热水泵及其热水管网的进行了详细的跟踪验证，验证结果如下表1、表 2：(图 2)

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通过上述统计分析，热水管网的最大循环量为218.125t/h，最小循环量为111.5t/h，循环量均值为162t/h；泵出口阀全开后热水管网压力为0.46MPa，超出了0.3-0.4MPa指标范围。热水泵的设计流量为250t/h，扬程为70h，由此可以确定，设计流量大于需求量是造成热水泵运行效率低、成本高的主要因素。

二、叶轮切削技术方案

根据以上分析结果，决定采取先切削一台水泵叶轮，切削成功后，再切削一台水泵，留一台水泵保持原工况。

经测量，热水泵叶轮直径为250mm，扬程70h，流量250 m3/h

切削后水泵的流量经验计算公式：

式中G0、GC——水泵切削前、后的流量，单位m3/h

C——切削量，单位%。

按流量220 m3/h计算，可以计算出切削量为12%，即需要切削30mm。

按切削后水泵的流量经验计算公式：HC=H0(100%-C%)2m H2O

计算切削后扬程为61.6m，基本能满足工艺需要。

根据上述计算结果，并请教了一些比较有经验的专业钳工后，大胆实施了上述切削方案，即对叶轮切削了30mm后，将水泵恢复。

三、切削后的效果论证

切削后，热水泵出口阀门的开关状态对管网的压力变化及水泵本身电流变化如下表所示：

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从上表中可以看出，切削后水泵出口阀在全开的状态下，热水管网压力达到了0.3-0.4MPa的控制指标范围，水泵电流从115A下降至94A，水泵流量下降至215t/h，切削后水泵参数与切削时计算结果基本一致，切削目的达到，切削获得成功。

五、经济效益计算

直接经济效益估算

每小时节约电：(115-94)×380/1000=7.98 度

每年节约电：7.98×24×365=69904.8度

每年节约资金：69904.8×0.42元/度=29360.016元

间接效益

避免因长期利用泵出口阀限流而将泵的出口阀损坏，节约了每年维护更新热水泵出口阀的费用；避免热水管网系统超压带来的危害，为装置平稳运行提供了保障。

1、《水泵的类型和构造》，张卫著，机械工业出版社.

2、《切削理论》，机械制造工艺及设备教研室著，西安交通大学出版社.