离心泵叶轮切割方法的应用

离心泵叶轮切割方法的应用

摘要：离心泵使用过程中，由于泵选型不当或工艺发生改变，导致泵的扬程偏大，扬程富

余太多，泵出口阀门开度非常小，节流损失大，排量受到限制，造成工况不稳，调节困难，

轴承振动大，机械密封泄漏次数增多。为使泵满足现场工艺要求，可采用切割叶轮的方法

进行调整，离心泵采用切割叶轮的方法，可以改变泵的性能参数，解决泵的匹配性。适当

减小叶轮外径，在转速不变的条件下降低泵的流量、扬程和功率，改变泵的性能参数，从

而使泵在适当流量下使用，有利于降低检修率及起到节能效果。

关键词：离心泵；叶轮切割；机械性能曲线

0 引言

某炼厂硫磺收回装置半贫液泵为单级离心泵，泵的设计出口压力为0.7MPa，但运行压力为1.0MPa，实际泵出口压力5kg/cm2即可满足要求，设计流量Q=222m3/h，实际200 m3/h 即可满足要求。但该泵平时运行流量为80 m3/h，由于达不到泵的最小稳定连续流量要求，造成泵运行状态恶化，主要表现为：泵出口阀卡量过小，泵振动过大，密封泄漏频繁，造成能耗浪费等。为了优化操作，消除设备隐患，节能降耗，需针对该情况增变频电机或者进行叶轮切割。

1、叶轮切割计算

1.1、设计条件工作与实际条件工况的对比

泵的设计条件和性能参数

设计运行参数设计性能参数

流量Q＝222 m3/h 扬程H＝60m

温度T＝119℃叶轮直径D＝460mm

出口压力P

＝0.7MPa 效率η＝72％

出

＝0.3MPa 功率N＝50.38KW

入口压力P

入

介质密度ρ＝961kg/m3泵转速n＝2950r/min

泵实际的运行的条件和性能参数

实际运行参数实际性能参数

流量Q＝80 m3/h 扬程H＝60m

温度T＝119℃叶轮直径D＝460mm

＝1.0MPa 效率η＝72％

出口压力P

出

入口压力P

＝0.3MPa 功率N＝50.38KW

入

介质密度ρ＝961kg/m3泵转速n＝2950r/min

由此参数可以看出，变化最大的为流量和入口压力，流量的偏低导致泵实际运行工况的改

变。

2、计算

泵叶轮切割后的性能(或叶轮的切割量) 的计算通常用大家所熟知的切割定律式来计算如下式

''Q D Q D = 或 ''

Q D D Q = （1）

''2()

H D H D = 或

'

D = （2） ''3()

N D N D = 或

'

D = （3） 式中Q 、H 、N 、D 分别为叶轮切割前泵的流量、扬程、功率、叶轮外径；Q'、H'、N'、D'分别为叶轮切割后的流量、扬程、功率、叶轮外径。 2.1 比转速n s 的计算

1/21/2

3/43/4

(222/3600)3.65 3.65295012460s Q n n rpm H ==⨯⨯=

表-1 叶轮切割量与比转速的关系

n s (D-D')/D 效率下降值

n s (D-D')/D 效率下降值

n s (D-D')/D 效率下降值

≤60 20% 每切割

10%，效率下降

0.9%

120~200 11% 每切割4%，效率

下降1% 250~350

7%

无

60~120 15%

200~250

9%

350~450

5%

对于比转速在120～200之间的泵，叶轮最大切割量为11％，即： D min =460×(100-11)%=410mm

验证D ＝410mm 验证流量是否满足要求。 根据切割定律

''Q D Q D = 即 '410222460Q =

Q'＝198 m 3/h

根据装置开停工时的该泵的最大流量为200 m 3/h ，因此，不能满足工艺负荷的生产要求，必须按流量来进行切割计算。 2.2 根据流量的切割计算

根据切割定律

''Q D Q D = 即 '200222460D =

'D ＝414mm

验证泵出口压力是否满足要求 根据切割定律

''2

()H D H D = 即 '2414()

60

460H = 'H ＝48.6m 由于原型泵的比转数为124，按表-1的要求核算切割率

(D- D`)/D ＝(460-414)/460＝10％，小于11％，故满足切割量要求。 2.2.1 泵出口压力核算

P=Hγ＝48.6×100×961×10-6＝4.67kg/cm 2 P 出=P+ P 入＝4.67+0.3×10＝7.67 kg/cm 2

泵的出口大于5 kg/cm 2，仍有较大余量，故满足工艺生产要求。 2.3 机械性能曲线的变化及相似工况点的确定

根据式（1）、（2）导出：''2(/)H H Q Q =，令 ''2

/K H Q ==常数，则

'2H KQ = （4）

根据（4）式确定K 值：

''2/K H Q ==48.6/2002=0.001215

为了得到切割抛物线方程的曲线，根据上述计算的K 值的结果对不同流量取值，并计算出

曲线上相应的量程值H ，则根据'2H KQ =，见表-2

表-2 相似曲线方程数据表

Q(m 3/h) H(m) Q(m 3/h) H(m) Q(m 3/h) H(m) Q(m 3/h) H(m) 200

48.6

208 52.6 216 56.7 224 60.9 204 50.6

212

54.6

220

58.8

228

63.2

方程（4）为切割抛物线方程，即相似曲线方程，如图-1所示，绘制出抛物线方程与原型泵的Q-H 曲线，可以看出两者相交于B （Q 、H ）点，则B 点为A 点的相似工况点，A 点为实际切割后的工况点。