PDF《改良创新提升泵效率的报告》

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????? 3127?23? 宙斯泵业是生产衬塑型、全塑型防腐离心泵的专业 生产厂家,年生产防腐泵3万台左右.

公司生产的塑料 离心泵、清液泵,在国内在岗位运行的数量有几十万 台,但一直与其它防腐塑料泵一样,存在着泵效率不高 的问题.相同规格、相同性能参数前提下的塑料泵与金 属泵相比较,一般泵效率要低5~15%左右,电能要多 消耗10~25%左右.塑料离心泵效率低已成为目前市 场的共识.但因为塑料离心泵有优良的防腐性能、极好 的耐磨性能(超高分子量聚乙烯)、价格经济等因素, 还是被人们所接受.再则也无其它更优良的泵种可选, 只能被迫选用这种效率不佳的衬塑型、全塑型防腐泵. 要提升塑料离心泵的效率,首先要从为什么塑料离 心泵效率低上找原因.公司组织相关工程技术人员进行 了系统分析,认定了可能会影响塑料离心泵效率的有三 大因素并进行了针对性改良. 塑料离心泵的叶轮叶片与金属叶轮相比,有一定差 距,达不到金属叶轮的扭曲度,叶型不完美,不符合高 效率叶轮的要求,尤其是大型号的塑料泵更是如此.其 主要原因是塑料叶轮的成型工艺所决定.因为塑料叶轮 是热塑模压成型,叶轮叶片扭曲度过大,模芯从钢模中 脱不出来,因此为了方便成型加工塑料叶轮的叶片及其 模具的局限性,大多数叶轮只能采用半开式型式. 采用半开式叶轮的后果是什么呢? 半开式叶轮的叶片与泵盖之间的返流大、容积效率 低,该因素大约对泵的效率影响在2~5%左右(根据泵输 送压力不同而不同).例如输送压力在0.1~0.3MPa之间,效率影响就只有2~3%;

而输送压力超过0.3MPa的单 级塑料离心泵,效率影响就有3~5%,有时甚至会达到8% 左右. 因为使用塑料防腐耐磨泵用户比使用金属泵的用户 要增加惊人的电力消耗. 以宙斯泵业本公司为例,最近三年配套销售电机 115万千瓦左右时,假设所销售泵平均每年每台运行100 天,节电15%(保守估计)计算,节约的电能为:115万 千瓦*100天*24小时*15%=4.14亿度电(千瓦时), 按每度电1元计算,就会为用户节约4.14亿元/年. 该数据仅为宙斯泵业三年内销售的泵,还不包括用户自 备电机在内,为用户使用成本的节省十分明显.因此, 通过技术创新,提升塑料泵的效率是迫在眉睫的,同时 它也成为宙斯泵业近年来的战略目标. ?????????? ????????????????? ??????????????????? ????????????? 是把改良前的同型泵的效率与改良后效率提升的幅 度,折算出效率提升的百分比,来计算节能效果的.以150UHB-ZK-150-40衬塑型耐腐耐磨泵为例,改良前泵的 效率为50%,改良后泵的效率达到59.5%.计算时假设原 来效率的50%为基础计为100%,那么改良后的59.5%效率 就是在原来基础上提升了19%.效率提升了,功耗相对 ??????????8~20%????????? ????????? 塑料叶轮 金属叶轮 第一大因素:叶轮叶片的叶型及叶轮型式 下降了,因此该泵能节省能耗19%左右.该型泵标配电 机为45kW,每天耗电1080度,节约19%的话每天节电205 度,运行100天从理论上说就能节约20500度电. 公司名称:宜兴市宙斯泵业有限公司 地址:江苏省宜兴市丁蜀镇大浦工业集中区 联系

电话: 返流示意图 高压区 针对这一因素要如何解决,一直是困扰公司技术人 员的难题.经过长时间琢磨,多种方法的试验,找到了 一个解决问题的方案,即在塑料开式叶轮上加一个多台 阶口环,就能达到提升叶轮效率的目的. 其原理有三:

一、加了口环以后, 增加了叶片的可支撑强度,进而能使开式叶轮的 叶片内冲角减薄、倾斜呈 符合高效叶轮叶型形态, 减少叶轮叶片内冲角的截 面积,进而减少流体的阻 力面积,提升泵的效率;

二、增加口环后,泵壳与口环之间的间隙易于掌 控,泵腔内出口向进口返流的流体得到有效隔断,高压 区向低压区的流体返流减少,因而泵的容积效率提升;

三、加了口环之后,叶轮的叶片介于闭式叶轮与开 式叶轮之间,叶轮成型脱模方便,因此可以制作叶轮叶 片扭曲度好、又能脱模的塑料叶轮,改善了叶轮叶片的 扭曲度,提升了泵的水力性能.通过上述改良所产生的 综合效果,提升了泵的效率2~8%,其中小型塑料泵提升 效率会少些,大型塑料泵提升效率多些. 此项改良创新公司也申请和批准了一批专利: ZL201520720055.X ;

ZL201520720039.0 ;

ZL201530392942.4 ;

ZL201530393242.7 ;

ZL201530392944.3 ;

ZL201530393136.9 ;

ZL201530431891.1 ;

ZL201530431764.1 ;

ZL201530432038.1 增加口环的塑料叶轮 普通口环返流示意图 斜口环返流示意图 塑料的热膨胀系数比金属大近10倍,在不同温度工 况下工作,会致使叶轮、泵壳局部收缩、膨胀、变形, 进而影响叶轮、泵壳、泵盖之间的间隙,再进而影响泵 的容积效率,导致泵的效率下降,我们估计该因素有可 能降低效率2~3%. 针对这一因素的解决方法难以寻求,因为塑料的热 变形性、膨胀性、可塑性无法改变.但是经多次改良、 试验,发现在泵盖与叶轮口环设置V型返流斜面(专利 号:201621271230.2),使泵腔中高压区向泵吸 入口返流的流体,向泵吸入口顺向返流,由原来反流流 体与泵吸入口流体的流向呈90°角,改良为45°角以 内,使返流流体对吸入口流体的作用的逆向冲击转化为 顺向助推,通过改进后相对减少了流体的流阻,增加了 吸入口流体的推力,提升了泵的效率.经试验,该项技 术可以使塑料离心泵提升0.5~1%的效率. 在改良试验过程中,发现塑料叶轮在运行时,产生 的蜗流比金属叶轮更多,我们通过试验、观察:发现所 有塑料叶轮在泵腔里运行时,出现蜗流区多、缓流区 多、逆流区多的 三多 现象,这就使我们产生了这样 的怀疑:为什么会产生这种 三多 现象,它是否也是 影响泵的效率因素呢? 三多 现象是如何形成的? 通过多次试验,发现为了增加塑料叶轮叶片的机械 强度,增厚了塑料叶轮叶片的厚度后,导致了叶轮叶片 的尾角延长,叶轮叶片尾角的延长,又导致了塑料叶轮 叶片内弯增大,叶轮叶片内弯的增大导致内弯处的流体 压力降低,形成了一个相对的流体低压区,与其它区域 的流体压差增大,这种压差致使了局部蜗流的产生,局 部蜗流的展延、运动,又产生了局部的逆流,增加了泵 腔内流体的流阻,降低了泵的效率. 进而又发现缩短塑料叶轮叶片的尾叶,能有效降低 这种 三多 现象,但是要减少叶片的尾叶,就要减薄 返流 低压区 第二大因素:塑料的热膨胀系数 第三大因素: 三多 现象 返流成90° 进液效率降低 返流小于45° 提高进液效率 ?? 7~27&

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?????????????????? 改良前叶片形态图 改良后叶片形态图 改良前的测试数据 改良后液体在泵腔的示意图 至此,宙斯泵通过了上述三个方面的改良,能为塑 料离心泵,尤其是全塑型、衬塑型耐腐耐磨泵提升效率 5~15%左右,为塑料防腐耐磨泵提升效率找到了一条新 路.估计能为广大耐腐耐磨的用户节省能源消耗10~25% 左右,节约运行费用近20%左右,切切实实为用户带来 了实惠. 上述技术改良的产品,因牵涉到模具的开制、设备 的改良等因素,估计能在2017年内陆续供应市场,我们 会加速推进,尽快把改良后的高效率泵供应市场,同时 我们也计划分批对原有客户已在使用的塑料离心泵进行 改造(当然应在客户自愿的基础上).最大程度地使大 家共享上述创造发明白的成果. 塑料叶轮叶片的 厚度,而减少到 同金属叶轮叶片 厚度的同等水平,塑料叶轮叶 片的机械强度就 不行了,塑料叶 轮叶片薄,在70 ℃以上的工况下 运行,叶片就会 变形,耐磨性就 会下降,使用寿 命就会缩短,这 改良后的带口环的叶轮立体图 改良前的塑料叶轮图 就产生了两难选择:要么加厚叶轮叶片延长使用寿命, 以产生蜗流、逆流,降低泵效率为代价.要么减薄叶 片、提升泵效率,以缩短叶轮使用寿命为代价.要达到 使用寿命,运行效率兼顾是两难选择. 通过多次假设、多次选择、多次试验,终于找到了 经过试验,证明了通过上述改良可以提升塑料泵效 率1~3%左右,取得了极理想的效果,为确保此项发明的 权益,公司申请了多项专利,专利号(申请号): 201621271257.1 ;

201621271232.1 ;

201611049786.1 ;

201630599935.6 ;

201630599934.1 ;

201630599936.0 ;

201630599922.9 ;

201630599927.1 ;

逆流、 漩涡 明显 减少 一个二者兼顾的 办法:即在塑料 叶片的尾部设置 导流斜角,达到 既不减薄叶轮叶 片厚度、不影响 叶轮强度、不影 响叶轮的耐磨使 用寿命,又减少 蜗流、逆流、缓 流区的效果. 改良前液体在泵腔的示意图 逆流 漩涡 ?? 3~6&

改良后的测试数据

一、UHB-ZK系列耐腐耐磨泵 结构特点与适用范围:钢衬塑结构,能适用于各种 不同的岗位工况.如输送酸、碱性清液或料浆,冶炼行 业各种腐蚀性矿浆,硫酸行业类稀酸,环保行业各类污 水等.该系列泵既能耐腐蚀又耐磨损,使用十分广泛. 输送100℃以内有含固体物料的腐蚀性清液或料浆.规 格齐全,有230余种规格供用户选择.

二、UHB-UF系列耐腐耐磨泵 结构特点与适用范围:全塑结构,过流部分为超高 分子量聚乙烯材质,用途及使用范围与UHB-ZK系列耐腐 耐磨泵相同.优点为价格经济.

三、HFM系列无泄漏耐磨蚀料浆泵 结构特点与适用范围:侧吸结构、负压密封,钢衬 超高分子量聚乙烯.可输送各类腐蚀性和磨蚀性料浆和 清液,尤其是HFM-II型双级增压泵,特别适用于压滤机 喂料,压滤效率高,过滤效果好,滤饼含水量少.泵的 密封好、使用寿命长、维修成本低.

四、UHB-Z系列脱硫循环泵 结构特点与适用范围:采用钢衬超高分子量聚乙烯 与本公司不脱落衬里专利技术,衬里层不脱落、不开 裂,耐腐蚀,耐磨损.经数十家电力脱硫用户比较使 用,运行平稳无故障,克服了衬里型泵衬层易开裂,轴 密封故障率高的痼疾.电厂湿式脱硫循环喷淋泵以及其

五、YU系列耐腐耐磨液下泵 结构特点与适用范围:液下部份全塑结构,过流部 分采用耐腐耐磨材料制作,可吸送低位池中温度100℃ 以内酸碱类清液或料浆.可用于各类化工企业、湿法冶 炼、环境工程工艺流程.最大流量600m3 /h,该泵有100 多种规格可选用,全国已有近3000家长期用户,是公司 的老秀才产品. 如前二图所示,250UHB系列泵的叶轮,经改良后, 机组最高效率从原来的55%提升到66%左右,可以为用户 节约20%左右的能耗! 与上述改良相关 能提升效率的主要品种有: 它大型锅炉、窑炉、废气治理的 喷淋循环泵,最大流量8000m3 /h.配置 密封有双端面机 械密封、组合式 双密封(新型专 利密封)、K型动 力密封任选. ??? ??? ?31&

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