《低比速离心泵优化水力设计与系统节能技术及应用》

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该项目属流体机械高效节能领域。泵作为重要的能量转换装置和流体输送能量提供者,是仅次于电机应用最广泛的通用机械,其耗电量约占全国总发电量的20%,在石油和化工工业中更高达59%和26%。离心泵是应用最广和最多的泵,约占70%,而其中大部分是低比速离心泵。因低比速离心泵流量小、扬程高,广泛应用于农业排灌、城市供水、锅炉给水、矿山、消防、石油、化工等领域,但低比速离心泵长期存在三个难题,一是效率低,能耗大;二是轴功率曲线较陡,易发生原动机过载;三是扬程曲线易产生驼峰,使得泵机组运行不平稳。针对这些难题,近十几年该项目对低比速离心泵水力设计优化、内部流动特性和机组运行节能技术等方面进行了较长期、系统、深入研究及推广应用,显著地推动了江苏省乃至全国泵行业技术水平的提高,促进了社会的发展。(1)完善了加大流量设计法,大幅度提高了低比转速离心泵效率。该项目针对加大流量设计法,应用最新的CFD技术和现代PIV流场测试技术,在大量数值模拟和试验研究的基础上,找到了低比速离心泵内部流动优化模型,完善了其高效设计的加大流量设计法,效率提高了2%-8%,已在全国泵行业推广应用,开发了系列产品。(2)拓展了离心泵无过载理论与设计方法,建立了无过载排污泵水力设计方法。该项目针对低比速离心泵易过载难题,优化并拓展了清水无过载离心泵理论和设计方法,建立了高效无过载排污泵的水力设计方法,解决了污水泵通过性能与无过载性能之间的矛盾,业已广泛应用于排污泵设计中,开发了系列产品,已应用于产品开发。(3)优化了分流叶片设计方法,建立了带分流叶片离心泵的高效无过载水力设计方法。该项目通过正交试验、内部流场特性数值分析与测试,以及外特性测试,建立了带分流叶片离心泵的高效无过载设计水力设计方法,改善了叶轮内部流动特性实现了低比速离心泵既无过载又高效的目标。(4)建立了单变频器离心泵系统优化配置及节能运行控制方法。离心泵系统运行尚有很大的节能空间,该项目进行了大量仿真与实验研究,建立了单变频器配置的离心泵机组优化运行模型,解决了相同水泵配置泵站在单调速方案下运行效率低的问题,已成功应用于某住宅小区供水系统和某铝加工企业循环水系统,实际工程应用节能达20%以上。(5)技术辐射了泵行业,促进了江苏乃至全国泵行业技术进步。制订、修订了国家及行业标准共10项;申报国家专利12项,已获国家专利共6项;发表学术论文共84篇,其中SCI、EI收录60篇,被引用292次,其中他引222;培养博士、硕士18名。(6)产生了显著的经济社会效益。研究成果已被江苏省乃至全国泵企业直接或间接应用,仅据南京蓝深制泵集团有限公司等国内10家企业应用证明,近三年的新增产值达13.1亿元,利润1.4亿元,经济效益显著,为江苏省乃至全国经济建设和社会发展做出了重要贡献。

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