超高揚程的水泵是怎么運行的
點擊：1773 日期：2019-06-01
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平原湖區軸流泵站通常在外洪、內澇的情況下運行，盡管在設計時一些泵站對在某些不利工況下運行進行過校核，但由于受水環境變化的影響，沿江和湖泊的河床逐年淤高，泵站內、外水位變幅較大，特別是特大洪水期間外江水位居高不下，泵站的揚程超出其設計使用范圍，泵站被迫停機，甚至損壞。
解決上述問題，可根據各泵站實際情況，分別采取措施。
1.調節葉片安裝角
目前，國產軸流泵口徑在300mm以上的，葉片角度可以調節。調節葉片安裝角在一定程度上擴大了泵的使用范圍，當泵站揚程增高時，可減小葉片安裝角，適當減小出水量，以滿足水泵在高揚程情況下正常運行的要求。
目前國內數量較大、分布較廣，口徑在1m以下的中小型軸流泵站（一般由鄉鎮管理），由于技術力量薄弱，加上調角費時費力（半調）。因此，泵站自投入運轉后，很少根據運行條件的變化對泵的正常運行范圍進行復核和調節，結果造成能源浪費，泵站發揮不了正常效益。因此，建議加強技術指導，特別是對那些使用不當、揚程超過正常使用范圍的泵站，應根據新的運行條件，仔細復核水泵工況，提出相應的技術措施。按照經濟、有效的使用原則，一般只有當調角不能滿足新的運行要求時，才考慮其它的技術改造方案。
2.改換葉輪
改換葉輪與換泵優缺點大致相同。不過，改換葉輪僅涉及到泵內的某一部件，因而改造投資可大量節省，通常適用于大中型軸流泵站的修復與技術改造。
解決超高揚程問題，必須將泵的現有葉輪更換成比轉數較低的軸流式葉輪（在功率不變的條件下，增大揚程，減小流量）。由于將葉輪的揚程提高，葉輪出口的速度或動量矩環量增大，因而要求出口導葉的擴壓、消旋功能更強。目前國內葉輪直徑2.8m及以上的大型立式軸流泵，導葉固定在出口流道的鋼筋混凝土中，因而在改葉輪時更換導葉相當困難。由軸流泵的工作原理可知，葉輪揚程提高后，導葉進口水流的絕對液流角（導葉進口安裝角）α3減小，導葉的曲率θ增大。如不換導葉，在同一流量下，水流必將在導葉進口的背面形成旋渦區，從而引起泵的效率降低，出口壓力脈動，因此在更換改型葉輪時最好也更換導葉。對更換導葉有困難的，最好與有關研究單位合作，在現有裝置條件下盡力尋求改善措施，最終改造方案應該通過模型試驗來確定。
3.換泵
如果將葉片角度調至最小仍不能滿足高揚程的長期運行要求，則可考慮更換成高揚程的水泵，如比轉數較低的軸流泵或導葉式混流泵等。
更換水泵通常是一種比較省事的辦法，但對大中型水泵，要考慮機組配套和流道匹配等因素，因此工程投資較大，機組設備費用較高。另外，在同流量下由于泵的揚程高，泵汽蝕及水力振動的可能性增大，特別是與進、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上采用換泵的辦法來解決高揚程問題，不僅代價較高，而且技術上較復雜，因而一般只適用于中小型軸流泵站。另外，換泵時不僅要考慮在最高揚程時泵站能夠安全運行，而且也應該盡可能使泵站能在多年運行中的平均效率較高，對于最高揚程與平均揚程相差甚大的泵站應該充分考慮這一點。
4.提高水泵轉速
由相似定律得知，提高水泵轉速，可增大泵的流量和揚程，但水泵的軸功率增加，動力機需要增容。對超高揚程的泵站，采用這種方法的關鍵在于增速方式及變速設備的選擇。對小型排灌泵站，由于機組較小，變速容易實現（如調節內燃機進油量，改變皮帶輪直徑等）。對以交流電動機為動力的，可調節同步轉速（分無級的變頻調速和有級的變頻調速），或調節轉差率（適用于異步電動機，分調節電機定子電壓、改變串入繞線式電機轉子電路的附加電阻等）兩種調節方式。前者屬于節能型，后者屬于耗能型。對大中型農用泵站，由于機組容量較大，調速設備較貴，因而使用受到一定限制。
水泵增速后帶來的新問題，可能有汽蝕、機組結構強度、軸承壽命以及臨界轉速的校驗等問題。水泵增速還可能使進水流道流態變化，使水泵進口處的流速和壓力分布不均勻，從而加劇機組振動。采用這種改造方案，建議與有關研究單位和水泵、電機的生產廠家一道，根據泵站具體情況，商定具體改造方案。
但是，近幾年來結合水泵增速及電動機改造需要，武漢水利電力大學泵及泵站教研室的有關專家主張在更換老化電機線圈的同時，實現增容和調速兩項功能。即在進行老化電機改造時，通過減薄絕緣層厚度，加大繞組導線截面，在原電機結構不變的條件下，提高電機功率；同時，采用“丟極”的辦法提高電機轉速，以適應高揚程時泵站的運行需要。
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