水泵性能分析在××泵站主泵更新选型中的应用
发表日期：2006-09-05 作者：不祥 来源：
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（1.××市水利勘测设计院，2.××县水利局）
摘 要：水泵性能分析是水泵选型的重要依据，表现水泵性能优劣的方式有性能参数表和性能曲线，二者实际是一样的，只是表达的形式不同，性能参数表能够准确的反映水泵在各运行工况点情况。本文在泵站各运行工况的基础上，分析水泵性能参数表，从而选择出对工程最为合适的水泵型号。实际选型时，性能参数与性能曲线是结合使用的；限于篇幅，本文省略水泵性能曲线图。
关键词：××泵站 水泵更新选型 水泵性能参数
1 绪言
××泵站是湖北省××县府北垸的主要排涝泵站，站址位于县河入府河的入口，府河左堤桩号24+200处，于1974年9月破土动工，1977年开始运行受益，1978年全面竣工。泵站装机容量6×800kw，排涝流量51 m3/s，为大(Ⅱ)型泵站。该泵站主水泵型号为64ZLB-50型半调节式轴流泵，单泵设计流量8.5m3/s。
泵站经过二十八年运行，水泵叶片汽蚀、锈蚀严重，橡胶轴承及止水填料等部位均有严重磨损，机组振动、噪声过大；加之水泵为半调节式，无法随水位的变化随时调整叶片角度，且原设计扬程与泵站实际运行扬程相差甚远，长期处于低效区运行。为使××泵站达到设计要求，充分发挥其效益，亟需对水泵进行更新改造。
2 水泵更新改造的原则
为避免对厂房结构和进、出水流道作大的改造，减少工程投资，进、出水流道及水泵基础保持不变，仅在现有基础上更换水泵机组。
更新改造后的水泵在设计扬程下，应满足设计流量的要求；在平均扬程下，应在高效区工作；在最高、最低扬程下，水泵应安全、稳定运行，不出现振动及汽蚀。
3 水泵更新改造设计
3.1主泵更新改造的基本参数
单泵设计流量8.5m3/s；设计扬程6.627m，最高扬程7.997m，最低扬程2.719m，平均扬程4.217m。
3.2主泵更新改造方案
针对水泵存在的问题及现状，确定水泵更新改造方案如下：
一 将现有水泵改造成叶片全调节轴流泵，以便水泵运行时，根据泵站实际运行扬程变化，调整叶片角度，尽量保证水泵运行高效率。
二 根据流域内有化工厂排泄污水的现象，为减少水泵转动部件的腐蚀现象，并结合我国其它地区泵站更新改造的先进经验，水泵叶片拟选用不绣钢叶片。
三 所选泵型应尽量利用现有部分，以减少工程投资，如水泵接管、出水弯管可继续使用的尽量使用。
3.3水泵选型
根据泵站的设计参数及要求，优选出能满足要求的1600ZLQ-6型、16CJ80型、1.6ZLQ-70型及1600ZLQ-5.5型全调节轴流泵进行比较。
四种泵的性能参数详见表1～表4。
1600ZLQ-6型轴流泵性能参数表 表1
叶片安装
角度 流量(m3/s) 扬程(m) 转速(r/min) 功率(kw) 效率(%) 叶轮直径(mm)
轴功率 配套功率
-4 3.9 8.9 300 454 800 75.0 1540
6.35 6.0 425 88.0
7.6 3.0 283 79.0
-2 4.85 9.5 300 556 800 77.0 1540
7.4 5.9 493 88.4
8.8 3.0 326 79.5
0 5.1 9.5 300 625 800 76.0 1540
8.45 6.0 563 88.4
10.0 3.0 373 79.0
+2 6.25 9.5 300 742 800 78.5 1540
9.35 6.0 623 88.3
10.85 3.0 410 78.0
+4 9.3 7.5 300 782 800 87.5 1540
10.2 6.0 682 88.0
11.6 3.5 511 78.0
+6 10.88 6.5 300 790 800 87.8 1540
12.3 4.0 619 78
1.6ZLQ-70型轴流泵性能参数表 表2
叶片安装
角度 流量(m3/s) 扬程(m) 转速(r/min) 功率(kw) 效率(%) 叶轮直径(mm)
轴功率 配套功率
0 9.62 5.0 300 554 800 85.2 1540
8.7 7.0 671 88.2
7.55 8.5 725 86.8
+2 9.9 5.2 300 591 800 85.4 1540
9.05 7.0 707 87.8
7.95 8.5 758 87.4
16CJ80型轴流泵性能参数表 表3
叶片安装
角度 流量(m3/s) 扬程(m) 转速(r/min) 功率(kw) 效率(%) 叶轮直径(mm)
轴功率 配套功率
-4 5.2 8.8 250 568 800 79.0 1540
6.5 7.2 526 87.2
7.75 3.4 364 71.0
-2 5.6 9.1 250 618 800 80.9 1540
7.0 7.3 572 87.5
8.35 3.5 416 69.0
0 6.0 9.34 250 673 800 81.5 1540
7.25 8.0 643 88.0
8.95 3.6 480 66.0
+2 6.0 9.7 250 714 800 80.0 1540
8.0 7.5 668 88.0
9.6 3.8 530 67.5
+4 6.5 9.82 250 774 800 81.0 1540
8.25 8.0 735 88.0
9.8 4.0 565 68.0
1600ZLQ-5.5型轴流泵性能参数表 表4
叶片安装角度 流量(m3/s) 扬程(m) 转速(r/min) 功率(kw) 效率(%) 叶轮直径(mm)
轴功率 配套功率
-4 10.0 3.0 250 392 800 75 1600
9.6 4.0 448 84
8.75 5.5 536 88
8.0 6.5 593 86
6.65 7.9 661 78
-2 10.65 3.0 250 424 800 74 1600
10.2 4.0 482 83
9.4 5.5 576 88
8.65 6.5 634 87
7.3 7.9 716 79
0 11.3 3.0 250 456 800 73 1600
10.8 4.0 523 81
9.99 5.5 620 87
9.2 6.5 667 88
7.8 7.9 756 80
+2 12.1 3.0 250 495 900 72 1600
11.65 4.0 586 78
10.8 5.5 678 86
10.0 6.5 733 87
8.4 7.9 814 80
+4 12.8 3.0 250 538 1000 70 1600
12.4 4.0 649 75
11.6 5.5 745 84
10.8 6.5 792 87
9.35 7.9 906 80
各型号水泵特征扬程下性能表 表5
扬程 设计扬程
H=6.627 平均扬程
H=4.217 最高扬程
H=7.997 最低扬程
H=2.719
1600ZLQ-6型轴流泵
水泵叶片角度 +2° 0° +4° -2°
流量(m3/s) 8.5 8.5 8.5 11.5
水泵效率(η) 88.3% 86% 86% 78%
水泵轴功率(N) 600kw 410kw 750kw 300kw
16CJ80型轴流泵
水泵叶片角度 +2° 0° +4° ∕
流量(m3/s) 8.5 8.5 8.5 ∕
水泵效率(η) 86% 77% 87% ∕
水泵轴功率(N) 630kw 480kw 730kw 530kw
1.6ZLQ-70型轴流泵
水泵叶片角度 0° -4° 4° ∕
流量(m3/s) 8.5 8.5 8.5 ∕
水泵效率(η) 88% 84% 80% ∕
水泵轴功率(N) 650kw 500kw 780kw 530kw
1600ZLQ-5.5型轴流泵
水泵叶片角度 0° -4° 4° ∕
流量(m3/s) 8.5 8.5 8.5 ∕
水泵效率(η) 87% 85% 80% ∕
水泵轴功率(N) 630kw 480kw 780kw 510kw
分析以上诸表，可以看出：
1600ZLQ-6型水泵具有效率高、高效区宽等特点，最高效率可达88.4%，高效区与泵站的设计扬程吻合，在泵站平均扬程4.217m及最高扬程7.997m时效率亦可达到86%，该泵的不足之处是低扬程下效率不高，最低扬程时效率约为78%。
16CJ80型水泵的特点是高效区与泵站的设计扬程较吻合，在设计扬程及高扬程下效率较高，约为87%，但在低扬程区效率低，在平均扬程4.217m时效率仅为77%。
1.6ZLQ-70型水泵特点是在扬程6.5～8.5m时效率较高，在泵站最高扬程时，效率高达87%，但该水泵的高效区较窄，在设计扬程及低扬程时效率较低。
1600ZLQ-5.5型水泵特点与1600ZLQ-6型水泵类似，但在高扬程区效率较低，在泵站最高扬程时，该水泵效率比1600ZLQ-6型水泵约低6个百分点。
通过对以上四种泵型特征扬程下的性能比较及××泵站历年实际运行扬程统计(见表7)，主泵选用性能指标较好的1600ZLQ-6型全调节轴流泵。为加强水泵抗气蚀、抗腐蚀性能，水泵叶片采用不锈钢材料制作。
1600ZLQ-6型水泵的性能参数：设计扬程6m，设计流量8.45m3/s，额定转速300r/min，效率88.4%，叶轮直径1540mm，扬程运行范围2.5m～10.5m，流量范围3.9 m3/s～12.3m3/s。配套电机型号TL800-20/2150型，功率800kw，额定电压6kv，额定转速300r/min，设计工况下电机效率达94%。
所选1600ZLQ-6型水泵与原64ZLB-50型水泵在特征水位下的性能对比见表6所示。
1600ZLQ-6型水泵与原64ZLB-50型水泵能对比表 表6
扬程 设计扬程
H=6.627 平均扬程
H=4.217 最高扬程
H=7.997 最低扬程
H=2.719
64ZLB-50型水泵 86% 78% 87% 70%
1600ZLQ-6型水泵 88.3% 86% 86% 78%
对比 +2.3% +8% -1% +8%
由表6可知，所选1600ZLQ-6型水泵比原64ZLB-50型水泵除在最高扬程下略低外，其他各特征扬程情况下均有较大幅度提高，而最高扬程运行时间从建站至今是很少的(见表7)。
由于1600ZLQ-6型水泵为全调节式水泵，在实际运行中，可根据站前水位情况、垸内渍涝情况，随时调整叶片角度，尽早排除渍水，或使水泵处于高效率区运行。
泵站历年实际运行扬程统计表 表7
扬程
项目 <1.5m 1.5～2m 2～3m 3～4m 4～5m 5～6m 合计
运行台时 964.5 2959.62 4800.22 3238.35 1123.28 115.38 13201.35
概率 7.31 22.42 36.36 24.53 8.51 0.87 100
4 水泵机组装置效率
××泵站主水泵更新改造后，配套更换相应电动机。在设计扬程时，泵站的装置效率达到65.3%(η装=η电机×η水泵×η流道=94%×88.3%×5.21/6.627)，能够达到《泵站技术改造规程》(SL254-2000)所规定的大中型泵站装置效率≥65%的要求。
作者简介：
××(1978—)，男，助理工程师；×××(1968—)，男，高级工程师，副院长、总工。
[责任编辑:文心竹]
