泵站更新改造中提高泵站装置效率的方法
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1、改造泵站存在的主要问题 国家加大力度对安徽省大中型泵站进行更新改造,纳入“十一五”计划的有33处、95座、736台、18.03万kW,更新改造投资达101509万元。这批待改造泵站大多兴建成于上世纪六七十年代,由于使用年限较长,目前大多数泵站的机电设备均存在两个方面的问题。一是设备老化,破损严重,运行效率显著下降。因为运行时间长,水泵叶片锈蚀磨损严重,叶轮与外壳间隙加大,导致水泵出水量和效率下降,绝大多数泵站已不能满足排灌的设计要求。二是机组选型不合理。20世纪60年代初,我国轴流泵只有ns=500和ns=700两种模型,因此很多泵站难以选到满足需要的泵型。部分泵站虽然当时选到合适的泵型,但规划参数的变化,也不能满足运行需要。由于泵站运行的经济性主要取决于泵站的装置效率,多数待改造泵站装置效率低下,更新改造时需提高其装置效率。根据近年来实际工作经验,重点从以下几个方面考虑。 2、泵站装置效率的提高 2.1提高电机效率,合理配套电机容量。 这批泵站目前使用的电机设备多为建站时安装的,其能耗高,效率低,多数是国家早已明令淘汰的产品,对于绝缘老化、铁损大、运行温升高、效率低下、有安全隐患的电动机实行更新或改造,是提高电机效率的最有效途径。比如JO型和JSL型电机更新改为Y系列,同步电机将传统的制造工艺改为真空整浸VPI技术,增强绝缘强度,增高电压等级,选用优质铜线及硅钢片,减少电机内损,提高电机效率。同时将电机功率与水泵功率正确地匹配。 2.2研制新的水力模型,提高水泵效率 泵站使用的20世纪七八十年代产品,由于当时水泵产品系列不全,扬程档次过大,有相当数量的泵站选用了相近的泵型或规格替代,所选择的水泵设计扬程与泵站实际扬程相差很大,造成水泵长期在低效区工作,勉强使用。 2.3提高传动效率,减少传功损失 机组传动一般采用直接传动,其η传=1.对于大型立式泵,水泵流量大,因空蚀条件限制,转速一般很低,如果采用大型立式同步电机与水泵直联,这种配套方式加大了泵站工程投资,技术、经济上欠合理,可考虑行星齿轮变速箱与高速电机配套的间接传动方法。低速电机(转速一般小于300r/min)的效率一般为92%,高速电机效率可达95%,行星齿轮的效率也在96%~99%,所以高速电机与行星齿轮的效率乘积一般大于93%,并能节省泵房土建投资。 2.4减少管路损失,优先选用节能拍门 在泵站改造中考虑使用新技术、新产品,水头小于20m时,水泵出口可采用新型侧翻拍门,能减少水头损失,达到减少能耗的目的。目前泵站采用的拍门几乎都是自由起落式,这种拍门主要依靠其自重关闭,运行时阻力大,能耗高,关闭时撞击力大,振动强烈。而自由侧翻式节能拍门,将门轴倾斜,使门板倾斜,因而当拍门离开管口位置时门重的分力会促使拍门自动关闭。整体自由起落式拍门,机组正常运行时拍门的开启角度一般小于60°(通常为45°左右),拍门阻力系数约为ζp=0.4~0.5.参照经验,加上理论上分析,自由侧翻式拍门在机组正常运行期间的阻力系数ζp<0.1,比自由悬浮式小4~5倍。节能拍门优势明显,既节能,又能克服闭门时撞击力大的弊病,根据水利部办公厅综合函「2008」829号文建议在口径1.6m及以下的中小型泵站中推广采用。 2.5选择合适的流道 进出水流道是水泵装置的重要组成部分,进、出水流道的水力设计对泵装置的性能有明显影响,尤其对低扬程泵站,影响更为突出,而低扬程泵站的进水流道和出水流道的型式种类又较多。进水流场的状态决定了水泵的工作状态,进水流态不良不仅会降低泵的能量性能,而且也会影响泵的空化性能。 实例一:九成泵站更新改造中的鲰湖站原12台500ZLB0.6-6.3型立式轴流泵,配套电机Y280M-655kW;机组分两列布置,泵房分东西两机房各6台机,侧向进水,管路对称布置,因泵站为排灌两用,且带自排功能,出水为两个压力涵道,一个自流涵道,两个灌溉涵道。经泵站检测所检测,现状泵站装置效率仅有50%,泵站总体布局设计不合理,侧向进水、侧向出水,影响水流的顺畅和抽水效率。 实例二:瓦埠湖泵站更新改造中江黄一站原9台20SH-28型卧式离心泵,配套电机JS117-6115kW;经泵站检测所检测,现状泵站装置效率仅有53%,水泵出口无断流设施,水泵出水为自由出流,出水管位于出水池水面以上,浪费了高出出水面的部分水头,又无法保证机组安全运行。现场考察泵房曾多次被淹,设备锈蚀严重;水泵效率理论78%,现在仅达到65%.无法保证机组安全、有效的运行。 3、结束语 泵站更新改造工作不仅仅是提高泵站装置效率,还包括提高泵站自动化水平,提高管理水平、创新科技、可持续发展等各方面。 |
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