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水厂水泵机组存在问题分析及解决措施
更新时间:2018-01-18 来源:《科技展望》2017年15期 作者:武雄雄

  某市供排水公司水厂正式使用后,一期设计供水能力10万m³/d,出厂水由泵站加压供水,最大出厂水压为0.48MPa。送水泵使用4台SLOW型高压双吸水泵机组,其中1泵供水能力3万m³/d,2泵、2泵、4泵供水能力为5.8万m³/d。为了适应现代化水厂发展,针对水泵机组存在的问题进行优化升级,从稳定性与耗能入手,进而适应水厂要求。

1、水厂水泵机组存在的问题

1.1水泵机组运行效率低

  水厂计划供水能力在10万m³/d,而实际用水量小于供水量,实际用水量在3.0万m³/d,并且在不同时间点供水量不一,夜间流量为500-700m³/d,造成单开1泵与实际供水需求不符。因此,选择4台变频泵,不过高压变频水泵一直在50%-60%额定负荷中,每年约消耗电能430kW·h,而配水电应该在380-400kW·h之间。因此,不符合要求。

1.2振动与噪声较大

  水泵机组在低流量状态下,造成蜗壳内叶轮气蚀问题发生。夜晚10点-凌晨5点供水量较小,水泵工作过程中出现偏移,进而加剧气蚀问题严重性,提高了水泵机组振动。在振动过程中造成水泵与电机动态运行问题,机组轴线不对称、振幅大于规定单位,使水泵轴承、密封元件等位置受损。由于磨损严重造成电机内磁力失衡、电气系统失调,导致水泵机组周期振动,同时出现较大噪声。

1.3叶轮受损严重

  在检验中看出:4台水泵叶轮全部受损,尤其4#水泵叶轮问题最为严重,出现了裂痕和孔眼。

2、水泵机组问题解决措施

2.1改变同轴度

  水泵机组同轴度为:水泵轴与电机轴装配出现误差,联轴器作为电机与水泵传动连接分布,联轴器配合出现误差。联轴器误差较大将导致水泵及组振动加剧,这也是造成轴承与联轴器磨损的影响因素。所以,想要降低水泵机组振动与噪声,首先要避免联轴器配合误差,将误差设定在规定范围中,进而确保机组的机械运行时间。

  根据现阶段水厂水泵机组要求,进行了水泵同轴度检测与校正。当进行同轴度优化后,同轴度振动问题有所改变,效果良好;同轴度调整后配水电耗也相应减少,降低为410kW·h,但远远低于水厂要求高度。

2.2水泵叶轮优化

  因为设计用水量低于规划供水量,造成4#变频泵在60-65%额定负荷下。尽管从某些方面上变频器调节频率在0-50Hz,而在变频调速阶段,也要对水泵机组稳定性与经济性进行考量。通常情况下,变频调速小于额定转速的50%,最佳调速应该在75%-95%之间,实际供水量与水泵无法高校匹配。而更换叶轮尺寸改造,使水泵运行达到高效区域,进而降低水电耗能。给予多角度考量,节省支出,选择切削叶轮转换水泵运行工况点,进而保障水泵运行高效。

  切削前,4#变频泵叶轮型直径在520mm,结合实际供水状态,选择叶轮切削,切削直径在468mm。在切削过程中,依次切削叶轮末端,保留盖板,切削量在10%;切削后对出口端,选择锉削叶片背面、工作面,让出口位置在一定范围中复原,协调水力性能;通过进行叶轮静平衡检测,抵消不平衡量准备装机运行。

  在更换水泵叶轮后,水泵配水电耗降低为391kW.h/(km³·MPa),与水厂要求相吻合。

2.3水厂水泵机组节能措施

2.3.1确保安装质量

  供水系统时,水泵机组主要为24h持续运行。因此,水泵维修周期较短,构件安装拆卸较为复杂。如果安装精度出现偏差,将产生振动并加快损坏,进而影响水泵运行效率。因此,需要确保安装的正确性,保证安装质量。

2.3.2做好使用管理

  第一,按时补充轴承内润滑油,确保油位均衡,同时按时检查油质变化状态;定期更换润滑油,降低轴承内功率受损。

  第二,结合实际运行状态,做好填料压盖松紧度调整,填料密封滴水在30-60滴/min为宜。如发现填料受损,需要及时进行更换,确保填料密封处于正常运行状态,避免受损。

  第三,在维修过程中,对密封环孔隙宽度进行检查,大于标准要求要进行更换,降低容积损失。

2.3.3加强加工精度

  表面粗糙的过流壁将造成电能消耗,进而降低运行效率。据调查显示:

  第一,铸铁泵中粗凿面喷漆后,水效率相对于没有喷漆将提升2%-4%。

  第二,叶轮盖板与泵体内壁过流位置进行打磨后,提升2%-4%。

  第三,叶轮片打磨后,水效率将提升5%-6%。通过这种方法,能够节省大量资金,效率高。

  例如:该水厂进行水泵流道、叶轮进行喷涂NSF超滑金属后,相比于未喷涂前,将提升效率在4.3%,节能效果显著。

  在电动机节能方法上,首先需要选择适合的水泵。随着现代技术水平的高速发展,水泵机组节能技术也有了相应的改变,尤其在变频技术上。选择水泵机组过程中,需要选择效率高的水泵、电动机。其次,选择变频调速泵,节省能量。

  通过提升电动机效率与功率因数,具有明显的节能效果。第一,通过无功功率补偿,将提升电动机功率因数,减少电能消耗。针对功率因数较低的电动机,可以通过有效方法进程补充。例如:并联电容器方法。该厂有2台机组,在没有优化前,电机功率因数为0.79。在机组运行启动阶段,启动压降提升,并且供电线路形成的压降将影响380V母线运行稳定效果,进而降低其他电气运行效果。针对这一问题,进行了电容补偿后,电机功率因数将增加到0.93,有效减少了线路消耗。因为变压器到电机线路消耗缩减至2.75;变压器供给电机无功电流降低等同于提升了变压器电容量30.5kW。第二,改造励磁电流,调整电动机功率因数;第三,避免异步电动机空转;第四,按时检查电动机,确保检修合格,提升自然功率因数。

3、经济效益

3.1电能消费

  如果每年供水1500万m³,送水泵房一年出厂压力为0.48MPa,在改造前配水电耗为435kW.h(km³·MPa),改造后291kW.h(km³·MPa),经过计算得出:一年将节省电费=316800kW.h*0.8806元/(kW·h)=27.9万元。

3.2维修费用支出

  联轴器改造前4年维修费用为8000元;调整后6年维修费用8000元。轴承改造前2年费用为6000元;轴承改造后4年为6000元。机械密封更换周期为2年,费用为7000元;经过调整后更换周期为4年,费用7000元。其他构件更换周期为1年,费用为1000;改造后为500元。进而得出:

  改造前维修支出-改造后维修成本=(8000/4+6000/2+7000/2+1000/1)-(8000/6+6000/4+7000/4+500/1)=17668元。

  现阶段,多数水厂因为水泵设计较大,并且安装质量较低进而造成水泵运转振动、噪声较大。针对这一问题,通过同轴度校正与叶轮切削方法,效果良好有待进一步推广应用。

4、结语

  该水厂通过同轴度校正与叶轮切削综合方法,水泵机组运行效果显著,未有系统故障,解决了水泵机组振动、噪声等问题。此外,水厂水泵机组节能方面也是不容忽视的环节,通过有效方法减少耗能,帮助企业实现经济效益最大化。对此,笔者分别从:水厂水泵机组存在的问题、水泵机组问题解决措施、经济效益,三方面进行分析,希望对水厂水泵机组运行效率的提升起到帮助性作用。

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