杨敬泽崔志钢
摘要：通过对4#循环系统水泵的轴封进行改造，以及采用三元流型叶轮，提高了泵效率，实现了节能增效的目的。
关键词：离心泵轴封叶轮
一、轴封改造
山西三维集团股份有限公司的循环系统水泵为水平中开式单级双吸离心泵（石家庄水泵厂制造），轴封由聚四氟填料、水封环、高压水封管、填料压盖等构成组合式密封。填料密封是一种接触式密封，结构简单、成本低、更换方便，故在离心泵上应用极广。不足之处是密封性能差、功耗大、轴套或轴磨损大、使用寿命短、填料径向压紧力的分布与介质压力分布不一致，使填料未能全部充分发挥作用。另处由于发热量大，密封填料需经常润滑与冷却，必然会有少量泄漏。随着企业对环保、节能及现场面貌要求的提高，填料密封越来越不能满足发展的需要，所以有必要对填料密封进行改造。
根据公司吸水池水位高于泵的吸水口的具体情况，分析高压水封是否必需并做如下试验：(1)停泵，取下泵体一侧吸水区上的排气丝堵。(2)在排气丝堵中心钻孔，并将一医用透明输液胶管一端插入排气丝堵孔内，用T39胶粘剂粘接且密封牢固，将粘接好的排气丝堵重新安装好。(3)启泵运行，胶管的另一端与大气连通，将胶管向上拉直，观察到胶管中水面与吸水池水面平齐，说明吸水区为正压。(4)停泵，将泵盖两侧的水封管加装阀门(图1)，启泵运行，并将水封管阀门逐渐关小同时观察水泵填料漏水渐少，且泵的运行状态无异常，直至将水封管阀门彻底关闭。(5)正常运行2个月后，将该台泵解体大修，去掉水封环代之以聚四氟填料，微压填料压盖，正确安装完毕启泵试运行，观察填料20min左右，调整填料压盖无异常即可投入运行。
图1
1998年对11台12SH一9A，9台1OSH一9，4台6SH一9共22台泵进行了上述改造，正常运行至今，无任何异常发生。通过改造，取得良好效果：(1)轴封处由封高压水变为封低压水，滴水由规定允许的20~60滴／min降为0，有效降低维修工人调整填料漏水的强度。(2)填料压盖的压紧力降低至可忽略不计，从而填料与轴套的摩擦力大幅度降低，经计算，电机功率由改造前的26.56kW降为0.28kV，一定程度上节约了能源（用单手可自如盘车）。(3)大大延长了填料、轴套的使用寿命。
二、三元流型新叶轮的应用
循环泵站共有四台12SH一9A型泵，供有机换热器用。泵流量为720m3/h，扬程49m，配套电机功率155kW。系统运行要求四台泵全部运行并保持系统压力为0.35~0.40MPa为了节约电能，必须使泵的效率尽量提高。同时还必须使泵的高效率工作点尽量与泵的实际工况相接近。SH型离心泵均是20世纪60年代采用一元流体理论设计的，效率低。其次，由于实际管线、阀门等状况的千差万别，泵站预先很难对泵所需要的扬程进行精确的计算，即使计算准确也难以在市场上找到流量、扬程相符的泵，只能采用相近似的泵。这就造成泵运行中的耗能（每立方米水的耗电量）高。
针对上述问题进行的改造途径是：不动管路、泵体、电机等，依据实际运行状况，应用三元流动理论，重新设计水泵叶轮，确保泵的效率尽可能高，流量尽可能大，而电机一般不过载，实现节能增效的目的。由于仅更换叶轮，工作量小，实际上等于换装了一台新型大流量、高效率泵。叶片形状为完全三元扭曲型，用计算机完成型线设计。
由于实际生产中四台泵并入系统同时运行，单台泵只有压力、电流而无流量显示，在现有条件不能准确测出单台流量的状况下，只能在保证电压、系统压力与改造前保持一致的前提下，对系统总电流、总流量进行比较，见表1。
由表1数据可看出，系统压力较前提高了，流量略有增大，耗电反而减少了。原因就在于泵采用了新叶轮。新叶轮的泵与原型泵有完全不同的特性，如图2所示。图中上部为泵的扬程一流量特性；下部为泵的输入功率一流量特性。可看到在泵实际工作的扬程H下，改型泵流量大于原型泵流量；由对应流量可查得改型泵输入功率小于原型泵输入功率。
表1改造前后性能比较
三、结论
1．填料改造后，每年材料费由380元（聚四氟填料190元／kg）降为15元（密封圈5元／个），功率由26.84kW降为0.28kW，仅按11台12SH一9A循环泵计算，全年可节约材料费4015元，节省电耗190万kW"h。
2．改型后，泵每立方米水电耗平均下降了7.3%，按供水2.9×107m3/a计算，全年可节电约1.01×106kW"h。
3．改型后，泵流量平均增大了11.8%。
4．改型后，四台电机总电流由950A下降至880A，电机安全系数大大增加，同时也提供了进一步改造其他水泵叶轮、增大流量的潜力。
图2