大连市水务集团水资源有限公司 116021
摘要：英那河泵站1#恒速泵在运行中存在过流量问题，即水泵在运行时的流量超过额定流量，最多时超出30%以上，这是不允许的。因为过流量可导致机组振动加剧、噪声加大，长期下去就将使设备的金属结构产生金属疲劳；过流量时水泵也容易产生汽蚀，造成泵壳及叶轮损伤，缩短水泵的使用寿命；过流量也使水泵效率降低，导致供水单耗增加。这些情况对设备的安全运行是不利的.。下面提出几种降低或彻底消除1#恒速水泵过流量的办法，我们一起来探讨一下。
关键词：恒速泵；变频驱动；流量
一、适当车削水泵叶轮来降低恒速泵的流量
我们知道，水泵叶轮车削定律是：水泵叶轮车削后的直径D1、流量Q1、扬程H1、功率P1与水泵车削前的直径D、流量Q、扬程H、功率P之间的关系是 Q/Q1=D/D1， H/H1=（D/D1）2， P/P1=（D/D1）3。即叶轮车削前后的流量之比等于直径之比、扬程之比等于直径之比的平方、功率之比等于直径之比的立方。用这些关系式可以作出水泵叶轮车削后的水泵特性曲线，这条曲线被称作是原特性曲线的相似特性曲线。相似特性曲线与管路特性曲线的交点就为新的水泵工作点。叶轮车削后，水泵运行时的输出流量相对减少了，降低了水泵的过流量程度，甚至可以完全解决水泵的过流量问题。作图定性分析一下更明了，见下图：
图中Ａ点为叶轮车削前的水泵工作点，对应的流量为Ｑ1；Ｂ点为叶轮车削后的水泵工作点，对应的水泵流量为Ｑ2。可见Ｑ2＜Ｑ1，即叶轮车削后水泵工作时的流量减小了。车削量是有限制的，允许进行车削的量与水泵的比转速有关，车削后应保持水泵仍工作在高效区。
这台水泵的比转速
=106。式中：n为水泵的转速（r/min）；q为水泵的流量，单位是m3/s；j为首级叶轮吸入口数，双吸泵为2（英那河泵站的水泵为水平中开双吸离心泵）；h为水泵的扬程，单位是米；i为叶轮级数，在这里为1。根据水泵的车削规定，比转速为60<Ns<120的水泵，叶轮外径车削的最大允许量为叶轮直径的20％。这么大的车削量可以使恒速泵的工作流量基本满足要求，处于额定流量附近，运行中不会过流量了，或略过一点，这是允许的。这里所讲的最大允许量，是以水泵效率不因叶轮的车削而降低为前提的。这是一台泵供水走一根管线时的情况。因为英那河泵站供水有许多的特殊性在里面，即有许多的运行方式。所以，水泵叶轮车削问题，要慎重、要考虑这些特殊情况（各种运行方式），应使之相互兼顾，留有裕量。具体车削多少，需要详细计算，这里就不搞了。如果需要进行车削，我可以将详细的车削量计算过程写出来，咱们共同分析。
二、将恒速机改为变频器驱动（利用现有的变频器）可以解决水泵过流量问题
现在，从电机输出功率的角度来估算它带动水泵时的供水量。因为开一台机走一根管线供水时，在水库低水位（60米）时输入电机的功率大约为1391KW（额定流量供水），1391<2000，所以改动后的1＃机在变频器的驱动下，可以按额定流量供水，而不管水库水位怎样变化都能满足要求。但在开两台机走一根管线供水时，在水库平均水位附近区域（65～70米）及以上，1＃水泵可以维持额定流量（6875立方米/小时）供水。而在水库低水位时，1＃泵的出水量会略低于额定流量，因为其输出的额定功率不足（低水位额定供水大约需要2100KW左右，按额定量供水则电机略过负荷）。
2.变频器1拖2（1－2）供水方案
１拖２，是指用一台变频器来带两台电机（其中一台为1＃机），但这两台电机不同时工作，一台工作时另一台必须停止。泵站有四台变频器，可以从中选择一台来完成１拖２的任务。这种运行方式不改动变频器内部的驱动软件，即驱动程序不改变（变频器内部的输出电压、电流与功率之间的相对调节关系是不变的）。这样，变频器可为1#机提供的最大功率为1600KW左右（实测）。可见，不管水库水位怎样变化，开1＃机走一根管线供水时，1＃泵可按额定流量运行。当开两台机走一根管线供水时，1＃机只能在水库水位处于高水位区域时按额定流量供水，因为此时变频器的运行数据为（实际的）：电压3436V，电流327A，功率1593KW。而改动接线后的1＃机的额定电流为339A，已接近327A。
可以选择2＃机变频器来作为1＃机组和2＃机组的共用变频器。
变频调速为什么可以改变水泵的流量？因为水泵的比例定律是：对于同一台水泵，当它的转速改变后，流量与转速成正比，扬程与转速的平方成正比，功率与转速的3次方成正比。所以改变转速就可以改变水泵的流量。下面画图定性说明一下，见下图
从图中可以看出，当水泵的转速降低时（由n1降低为n2），水泵特性曲线下移，水泵的工作点由A点变为B点，水泵的流量由Q1变为Q2，Q2<Q1，即流量变小。所以通过改变电机的工作频率就可以改变电机的转速，进而就改变了水泵的转速，也就改变了水泵的流量。
真正地实现１拖２还有许多工作要做。如：恒速机电气主接线的改动、电机保护问题、原变频机主接线的改动，等等。
3.单独拿出一台变频器来给1＃机组专用
这种做法，可以充分利用变频器的输出功率，但需要修改变频器内部的驱动软件，使之当变频器的输出电压在4160V时，输出电流为339A，输出的有功功率为2000KW。这样，基本可以保证1＃机组在各种运行方式下按额定流量供水。
剩下的四台机组就必须有两台机组为1拖2运行方式。此时的变频器内部控制软件不用做任何变动，维持原样。
这种做法，设备的改动量比较大，这是其缺点。
我在《供水节能有潜力》一文中讲到泵站机组运行效率偏低的问题，当效率提高上来以后，机组按额定流量供水所需的输入功率会降低一些。这样，改造后的1#机组适应范围会更广一些，能满足许多运行方式对水泵流量的要求。
作者简介：
姜政同，1984.11.16，男，汉族，辽宁省瓦房店市，电气工程师，电气控制。
论文作者:姜政同
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/16
标签：水泵论文; 流量论文; 叶轮论文; 变频器论文; 转速论文; 一台论文; 机组论文; 《基层建设》2018年第28期论文;