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水泵超高揚(yáng)程運(yùn)行應(yīng)當(dāng)如何處理？
來源：www.tastekey.com.cn 發(fā)布時(shí)間：2022/2/23 11:25:25
2022年2月23日，水泵出現(xiàn)超高揚(yáng)程的一般是大流量的泵出現(xiàn)的可能性大一些。因?yàn)榇罅髁康谋脫P(yáng)程要求比較低，一般都是在平原湖區(qū)用的教多，也整因?yàn)槿绱耍?dāng)出現(xiàn)洪澇災(zāi)害時(shí)，因防洪需要，不得提高揚(yáng)程來滿足需要。
在平原湖區(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(duì)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。
如果將葉片角度調(diào)至小仍不能滿足高揚(yáng)程的長(zhǎng)期運(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(duì)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(duì)于高揚(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)好也更換導(dǎo)葉。對(duì)更換導(dǎo)葉有困難的，好與有關(guān)研究單位合作，在現(xiàn)有裝置條件下盡力尋求改善措施，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(duì)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(duì)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(duì)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(jí)的變頻調(diào)速和有級(jí)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(duì)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。
在平原湖區(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(duì)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(duì)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(duì)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。
如果將葉片角度調(diào)至小仍不能滿足高揚(yáng)程的長(zhǎng)期運(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(duì)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(duì)于高揚(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)好也更換導(dǎo)葉。對(duì)更換導(dǎo)葉有困難的，好與有關(guān)研究單位合作，在現(xiàn)有裝置條件下盡力尋求改善措施，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(duì)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(duì)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(duì)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(jí)的變頻調(diào)速和有級(jí)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(duì)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。
