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循环水泵叶轮修复及节能技术

发布时间：

2021-10-19 16:02

　　王星海

　　(中石化长城能源化工(宁夏)有限公司,宁夏银川 750411)

　　摘要：针对循环水泵叶轮叶片发生汽蚀、磨损、腐蚀，部分区域穿孔情况，采取高分子修补材料对水泵叶轮的汽蚀损坏区域进行修复，并对泵腔和前后变径管内表面整体做节能增效涂层,增加了叶轮使用寿命，并取得了明显节能效果。

　　1 概述

　　中石化长城能源化工(宁夏) 有限公司醋酸运行部循环水场，循环水量为 60000 m3/h，负责向醋酸运行部、聚乙烯醇运行部、乙炔运行部提供换热用水，水泵房共设有 9 台双吸循环水泵，由上海东方泵业集团有限公司生产，具体型号及数量如下：

名称	位号	规格	主要材质	数量/台
循环水泵	PP450B-10ADE	DFss955B-3/80	球墨铸铁/铸钢	4
循环水泵	PP450B210AD	DFss855B-5/80	球墨铸铁/铸钢	P

　　循环水泵自 2013 年投产以来，由于工况复杂，泵体内部汽蚀、腐蚀现象严重，叶轮易被汽蚀穿孔(见图 1)使用周期短，维修成本高并给设备运行带来不安全因素，我们认为造成这种情况是由于水泵叶轮的叶形不符合现场水流的曲线要求，造成进水口(负压区)汽蚀集中，使叶轮进水侧某处金属疲劳损坏，以致穿孔。

　　图 1 叶轮汽蚀严重

　　鉴于目前循环水泵叶轮存在的问题，经过专业组讨论,选出待选解决方案如表 1。

　　综上，由于吸水池液位已达到最高，从工艺上没有措施改进吸入性能，为保证设备长周期高效运行，减少维修费用(需定期更换叶轮)，并获得相应经济效益，经过研究比较，我们选用了英国DEP 公司的高分子修复和节能涂层产品和技术，对循环水泵P450B-1B、P450B-2C 进行修复和节能技术改造，可以达到延长使用周期、修旧利废，节能降耗的目的。

表1

	方案1	方案2	方案3
方案内容	采购新叶轮进行更换,并对叶轮表面涂敷 DEP 防磨涂层	修补叶轮的汽蚀缺陷、叶轮整体涂敷DEP 防磨涂层。	修补叶轮的汽蚀缺陷,叶轮、泵腔整体涂敷DEP 增效涂层。
优点	相对安全。	工艺成熟,无应力产生可根据现场情况进行叶轮修复,且进行耐磨损、防腐蚀处理。	节能效果好,可提高泵效3%,一年内单台泵可以节约电费 160908 元,可以回收修复、节能的所有投资。按至少使用4 年计, 可共节约电费: 643632 元。
缺点	叶轮采购周期长,更换工作量大,工期较长。更换叶轮时可能会损坏轴承、轴套会。	施工要求高,需喷砂、喷涂,现场需进行防护。	费用较高,施工要求高, 需喷砂、喷涂,现场需进行防护。
费用估计	叶轮49000 元/台泵防磨涂层13000 元/台泵总计:62000 元/台泵(不包括易损件和检修费用）	17536 元/台泵	117428 元/台泵（泵腔整体涂敷增效涂层,面积大）

　　1 实际应用

　　1.1 叶轮修复及节能改造主要施工工艺

　　1.1.1 表面处理

　　喷砂：使用 14 目金刚砂对所有需修复防腐的区域进行喷砂

　　处理，彻底除去表面锈蚀层，露出金属光泽，使表面粗糙度达 75

　　微米。

　　清洗:至泵体待修复表面完全无杂物，并充分将基体上的寄生物去除。

　　表面清洗：对于喷砂处理后的所有表面及其周围 100mm 区域使用丙酮进行清洗，彻底除区表面浮灰。

　　对于轴承孔等重要部件，需用布完全包裹起来，防止喷砂时被损坏。

　　1.1.2 叶轮采用 DEP201 对叶轮进行修复

　　采用 DEP201 高分子产品对水泵叶轮的汽蚀损坏区域进行修复，修复并优化叶轮形状，使之可以符合现场水力特性，减少汽蚀发生。

　　焊接或螺丝固定增强网片，根据穿孔的大小，准备相应的金属网片，使用焊接或打孔攻丝的方法将金属网片固定在叶轮穿孔位置(见图 2)。

　　图 2 叶轮修型

　　充分混合后 DEP 201，使用 DEP 专用工具对基体表面进行修复填充，用力施压，确保 DEP 材料和金属基体完全粘合。在分水角处，配合 DEP 增强带，增加 DEP 材料的耐磨性。逐层修补，

　　配合事先制作好的磨具，修补到理想的形状，并留有一定的加工余量。

　　待修补材料固化后，使用角磨机、直磨机等工具进行修型。使叶轮的进水侧易受汽蚀的部位的形状回复到整个叶轮中汽蚀最轻的叶轮形状。如果发现修补层没有达到预期形状，必须再次修补、固化、修型。

　　1.1.1 叶轮涂敷抗汽蚀涂层 DEP 202

　　待 DEP 201 修补至理想型廓并初步固化后，开始按比例调制DEP 202。将充分混合后的 DEP 202 用毛刷均匀涂敷在修复表面，触手干后，涂敷两层。对于嵌接槽位置要确保 DEP 材料充实。

　　涂层厚度：DEP 202 的涂层厚度确保在 0.25mm-0.4mm。

　　1.1.2 泵腔涂覆节能增效涂层 DEP 203

　　表面处理结束后,先使用 DEP201 对水泵的铸造缺陷凹坑进行修补，保证水泵过流面顺滑。初步固化后(在 2 小时以内)，将

　　DEP 203 充分混合调匀后用短毛刷均匀涂敷在修复表面。当第一层 DEP 203 材料初步固化后(触手不粘手)，可以涂敷第二层DEP 203 材料。固化后凭目视或漏涂/气孔检测设备检查涂层的连续性。凡有气孔或漏涂的部位，必须用粗砂布将其周围的区域打磨粗糙并用丙酮清洗剂清洗并再次涂覆 DEP 203 材料。完工后，马上撕掉纤维胶带。

　　固化：考虑当前环境温度不高，必须采用加热固化。常温下固化 24 小时后对修复涂层后的 DEP 材料进行加热固化(80 摄氏度)，24 小时后即可投入使用。

　　1.1 改造实施情况

　　1.1.1 改造现场施工情况

　　2015 年 1 月完成 P450B-1B、P450B-2C 叶轮修复及节能改造，修复、改造效果见图 3、图 4。

　　图 3 叶轮修复、节能效果图

　　图 4 泵腔修复、节能效果图

　　1.1.1 改造后运行情况

　　改造完毕后，其中 P450B-2C 正常投入运行，由于 P450B-1B

　　电机返厂修理，未运行，现选取 P450B-2C 进行节能效果分析。节能改造前后数据采集及综合计算：

　　选择改造前后两个时段(30 天)运行参数进行对比，并进行综合计算，结果见表 1：

　　表 1 节能测试及计算综合表

项日	荐号	单位	计算公式（或数据来源）	计算结果（及数据）
数据采集 P450B-2C 累积电量
2014 年 09 月 02 日 00:00	Qa1	kwh	302 变电所采集	5295500
2014 年 10 月 02 日 00:00	Qa2	kwh	302 变电所采集	6475200
2015 年 03 月 01 日 00:00	Qb1	kwh	302 变电所采集	8605700
2015 年 03 月 31 日 00:00	Qb2	kwh	302 变电所采集	9670600
CWsb 循环水总管累积流量 2014 年 09 月 02 日 00:00	Va1	Km3	醋酸中控室采集	22704
2014 年 10 月 02 日 00:00	Va2	Km3	醋酸中控室采集	33548
2015 年 03 月 01 日 00:00	Vb1	Km3	醋酸中控室采集	90107
2015 年 03 月 31 日 00:00 P450B-2C 改造前单位能耗	Vb2	Km3	醋酸中控室采集	105245
单泵累积循环水流量	Va	Km3	(Va2-Va1)/2	5422
单泵累积耗电量	Qa	kwh	Qa2-Qa1	1179700
单位能耗(1 Km3 循环水耗电）	A1	kwh/Km3	Qa/Va	217.58
P450B-2C 改造后单位能耗
单泵累积流量	Vb	Km3	(Vb2-Vb1)/3	5046
单泵累积耗电量	Qb	kwh	Qb2-Qb1	1064900
单位能耗(1 Km3 循环水耗电）	A2	kwh/Km3	Qb/Vb	211.03
节能率			(A1-A2)/A1*100	3.01