进料泵减震节能改造

　　方案实施的确定

　　理论依据

　　泵的工况点是泵特性曲线与装置特性曲线(管路阻力曲线)的交点，改变工况点有3种途径：(1)改变泵的特性曲线;(2)改变装置的特性曲线;(3)同时改变泵的特性曲线和装置的特性曲线。根据现场泵的运行情况来看，装置的特性曲线已经改变，所以需要改变泵特性曲线来完成泵的改造。因装置处于运行期间，从成本和实施风险综合考虑，较佳的办法就是按照新的参数重新设计和制造一套过流部件，新设计的转子需对应原有的泵体，以保证泵的安装要求，并能大幅降低泵运行电流，起到节能减震的目的。

　　改进方案

　　在保证原设备安装尺寸不变的情况下，对原泵进行节能改造，由于额定流量由原来的140 m³/h降低到71 m³/h，原泵过流部件已不能适用，故除了外壳体和底座等固定件留用外，其他所有过流部件都要重新设计制造，包括叶轮、导叶和中段等。同时机械密封的安装尺寸尽量与原泵保证一致，可以保证机械密封冲洗系统及电机现场的使用。新设计叶轮效率高的区尽量包含设备运行的3个工况点，在结构方面尽量与原设备一致，首级叶轮为双吸形式，叶轮与轴之间采用过盈配合分半卡环定位，叶轮密封环与中段的表面硬度差大于HB50。密封环与叶轮之间，密封环与壳体之间采用过盈配合，推力轴承采用载荷能力比较好的圆锥滚子轴承，径向轴承采用圆柱滚子轴承。

　　水力设计、轴向力的计算

　　在满足原外形尺寸的前提条件下按照新参数设计首级、次级叶轮，通过调整叶轮进口尺寸及叶片的相关几何参数，来达到提高效率，减小流量、扬程的目的，具体如下：(1)首先计算出合适的叶片数，并适当减小叶轮的进口直径以达到减少流量的目的;(2)计算匹配的叶片的进口冲角和包角;(3)改变叶片流线，适当使叶片进口边前伸并减薄，使叶道加长，减小相对速度扩散;(4)计算匹配的叶轮叶片出口角，控制相邻叶片间流道出口和进口面积之比，以减小流动的扩散损失;(5)适当减小叶轮出口宽度，从而减小压水室中的水力损失;(6)适当减小次级叶轮的叶轮直径，调整叶片流线，使新工况点在新叶轮的效率高的区。

　　转子动力学分析

　　多级泵的转子动力学分析，就是在设计研制阶段对转子系统的动力学特性进行计算分析，内容主要包括轴承动特性分析，系统临界转速和不平衡响应计算，各种激励下的瞬态响应计算以及系统稳定性分析。掌握了转子系统的这些动力学特性，就可以在设计过程中选择合理参数，如轴承跨度、质量分布和轴承特性等。

　　对转子系统进行刚性支承、弹性支承模态分析，比较轴承单元不同模化方式对计算结果的影响，精准地计算出转子系统的前四阶临界转速和相应振型。

　　基于有限元分析软件ANSYS进行转子系统的谐响应分析，研究工作转速下偏心量位置不同时转子系统系的不平衡响应，以及不同转速下偏心位置不同时转子系统不平衡响应。把分析的结果运用到转子的水力设计上，确保转子在原泵壳内运行时的水力平衡，使改造后的泵稳定运行。

　　试验和效果

　　根据计算结果和计算机模拟试验设计的叶轮、导叶和中段等过流部件，制造完成后安装到原泵内，在试验台上进行了全性能试验。通过试验得出的数据，对叶轮进行了二次切割，从新安装后，试验数据满足设计要求。进料泵在装置内已运行10个月，数据显示各部位振动值均不超过2.3 mm/s，泵的效率为61%，轴功率降低了1/3，节约电能达45 kWh/h，每年可节电380 MWh左右，节能效果显著。而且设备在这段时间内运行稳定，没有出现故障检修，说明泵的改造是成功的。

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