三元流叶轮改造
煤矿运用“三元流”新技术对水泵进行节电改造
淮北矿业集团公司合理化建议、技术改进项目申报表项目名称煤矿运用“三元流”新技术对水泵进行节电改造项目建议人黄儒林申报单位朔里矿业有限责任公司申报时间2011年8月17日编号淮北矿业集团公司合理化建议办公室制申报说明一、本申报表为集团公司统一格式。
本表申报项目，只限于个人或班组、科区（车间）集体提出的单项合理化建议、技术改进项目。
二、申报项目实行基层和集团公司二级评审制，基层评审项目必须符合下列规定：1、符合集团公司文件中规定视为合理化建议和技术改进项目。
2、评审项目要坚持“三性”统一的原则。
3、年创造经济价值计算系指该项目年创造纯经济价值。
三、基层向集团公司申报评审项目，除符合第二条规定外，还必须符合以下规定：1、一个项目年创造纯经济价值在10万元以上。
2、本单位对申报项目要有具体的评审、处理或推荐意见。
四、申报项目类型指：创造发明、技术改进、新技术推广。
五、申报项目所属范围指：生产技术、机电运输、一通三防、地测防治水、安全管理、环境保护、煤质选煤、经营管理、精神文明。
六、项目来源：上级指令性计划项目和科研项目不列入本表范围。
七、项目建议人，是指完成项目起主要作用的人员，一般不得超过三人。
1 合理化建议或技术改进项目名称煤矿运用“三元流”新技术对水泵进行节电改造2 项目来源本矿自筹3 申报项目类型新技术推广4 项目所属范围机电运输5 建议人姓名工作单位职务职称提出人黄儒林朔里矿业有限责任公司——高级工程师完善人杨杰朔里矿业有限责任公司讲堂主任高级技师协助人柳建朔里矿业有限责任公司科长高级工程师6 实施单位（人）全集团公司范围内实施时间2011年开始7 建议或改进项目应用范围、对象：运用“三元流”新技术可对煤矿各类大型水泵进行改造，能显著提高水泵的运行效率，达到节约用电及减少开泵数量的主要目的。
该新技术也是国际上流行的一种简易而行的新技术。
国内部分钢铁企业大型循环水泵运用该技术改造，获得了成功，并取得了显著的节能经济效益。
浅析离心泵叶轮基于三元流理论的节能改造
浅析离心泵叶轮基于三元流理论的节能改造摘要：闸述了离心泵三元流叶轮节能技术的应用改造情况。
三元流叶轮应用于离心泵实际工况与设计工况不吻合情况下的节能改造，具有投资少、见效快，实施方便，节能显著等特点。
1 概述大庆炼化公司润滑油厂石蜡成型车间粒蜡冷却系统由于近两年增加了生产线、离心泵运行时间过长等原因导致设计工况与实际工况不相符，造成离心泵运行效率低，浪费不少电能。
针对上述能源浪费情况，车间对离心泵进行技术改造，公司与大连里欧华能泵业有限公司合作，应用三元流理论对叶轮进行改造，取得了一定的节能效果。
2 离心泵效率提升改造的技术理论2.1离心泵工作原理及结构我们的生活和工业生产离不开各种各样的泵，特别是化工类企业，处处都有不同的泵在用于满足我们企业功能的实现和需要。
泵是一种进行能量转换的通用设施，它能把动力机如电机、马达等的机械能或者其它形式能源的能量传递给所输送的流体介质，达到流体势能增加的目的，从而可把各种液体流体从低处输送到高处，或从一处抽送到另外一处。
泵主要用来传输水、油等液体，亦可输送由气液构成的混合物或者带有部分细小颗粒物的液体。
泵的种类众多，根据工作原理一般可分为动力式泵（含离心泵）、容积式泵和其他类型泵三大类。
而离心泵是用装在泵壳内被电机带动的叶轮做高速旋转运动产生的离心力来进行工作的设备，其工作原理为先将输送物料灌满泵壳和泵入口管道，然后，启动动力设施，使叶轮和进入泵壳内的液体作高速的旋转运动，此时，液体由于受到强大的离心力作用而被甩出叶轮流道，再由蜗形泵壳中的固定流道而进入泵出口管（也叫做压水管道）。
这时候，泵叶轮吸入口由于该处介质受强大离心力作用被甩出继而成为了真空状态，在该瞬间真空的引导下，输送介质沿着泵入口管而迅速、完全地流入到叶轮的吸入口，再一次受到叶轮的作用，被甩出后进入泵的出口管。
由此，就完成了离心泵的连续输送功能。
离心泵的分类根据不同原则有不同划分。
如按叶轮数目可分为：1）单级泵：即在泵轴上只有一个叶轮，较常见；2）多级泵：在泵轴上安装有两个或多个叶轮，多用于高扬程场合，因此时泵的总扬程为多个叶轮产生的扬程总和。
应用三元流动技术降低循环水场电耗
Ｋｅ ｏ ｄ ：Ｔ ｒｅｄｍ ｎｉ ａ ｆ ｗ ｗｔ ｔ ａ ｅ Ｃｒｕａ ｎ ａ ｒ ｕ ｐ ｙｗ ｒ ｓ ｈｅ—ｉ ｅ ｓ ｎｌ ｏ ｉ ｊ — ｋ ； ｉ ｌｔ ｇｗ ｔ ｍ ｏ ｌ ｈ ｅｗ ｃ ｉ ｅｐ
２１ ００年第 ７期 （ 总第 １１ ） ５期
应用ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ能 源技术
应 用 三 元 流动 技 术 降 低循 环 水 场 电耗
林殿滨 。 嫂 丽 ，马 葛 辉 ，陈一卫
（ 中国石油化工股份有限公 司济南分公司， 山东 济南 ２００ ） ５１１
摘 要 ： 中国石 油化 工股份 有 限公 司济 南分 公 司循 环水 系统进 行 三元流 叶轮 改造 。在 不 对
降 低泵 效 率 ， 而且 由于流 道 的堵 塞 ， 流量 减少 。 使 这些 都是 一元 流 动无 法 预测 和分 析 的 ， 只能 通过
弯 曲流管 ， 为沿 流线 的流速 大 小 随截 面大 小 而 认
变化 ， 但假定 在 每 个横 断面 上 流 速是 均 匀 的 。然 而 由于叶 轮流动 的 三元 曲线 形 状 ， 又是 在 等 速 旋
的 ， 转周 向（ 标 ） 沿旋 坐 流速 和压 力 的变 化 ， 是 正 水泵 向流体输 入 功 的最 终 体 现 ， 略这 一 点 就 无 忽 法计算 水泵 的扬 程 ， 也就 是 为 什 么一 元 流 动 理 这 论 只能计算 叶轮进 口、 口参数 ， 出 而不 能分 析 叶轮
Ｏ 前 言
离心 水泵传 统设 计 的一 元理 论 ， 叶 轮 内两 将
三元流叶轮设计流程
三元流叶轮设计流程
三元流叶轮是一种用于离心式压缩机、风机、涡轮机等设备中的重要组件，其设计流程通常包括以下几个步骤：
1. 确定设计要求和性能指标：根据设备的用途和要求，确定三元流叶轮的设计要求和性能指标，如流量、压力、转速等。
2. 建立数学模型：根据叶轮的几何形状和流场分布，建立数学模型，包括叶片数、叶片倾角、叶片后掠角、流道形状等参数。
3. 进行流场数值模拟：利用计算流体力学（CFD）软件对流场进行数值模拟，求解速度、压力、温度等物理量，并分析流场分布情况。
4. 优化叶轮结构：根据数值模拟结果，优化叶轮结构，如叶片数、叶片倾角、叶片后掠角、流道形状等，以满足性能指标和减少流动噪声。
5. 进行实验测试：对优化后的叶轮进行实验测试，验证数值模拟结果和优化效果，并进行必要的修正和调整。
6. 确定最终设计方案：根据实验测试结果和设计要求，确定最终的三元流叶轮设计方案，包括叶轮几何形状、叶片数、叶片倾角、叶片后
掠角、流道形状等参数，并进行生产制造。
需要注意的是，三元流叶轮的设计流程可能因具体设备而异，上述流程仅供参考。
在实际设计过程中，需要根据具体情况进行调整和完善。
高效三元流技术对高扬程大流量离心泵叶轮的节能改造
高效三元流技术对高扬程大流量离心泵叶轮的节能改造赵文辉【摘要】The operating point deviation, low efficiency and high power consumption problem exist in the running of high lift and large flow rateof horizontal centrifugal pump, the impeller is designed and manufactured through the application of three dimensional flow technology, the impeller is only replaced in the case of original water pump and motor remaining the case, parameter measurement is compared, the efficiency of the pump significantly is improved, which achieves energy saving effect significantly. At the same time, it provides the reference for the efficient way of energy saving for same type water pump and system.%高扬程大流量卧式离心泵运行中存在工况点偏离，效率低下，耗电量大等问题，通过三元流技术对叶轮重新设计制造，在原有水泵及配套电机不变的情况下只更换叶轮，运行中进行参数测试比较，水泵运行效率明显提高，达到显著的节能效果。
同时为同类型水泵及系统的高效节能改造提供借鉴途径。
【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】3页(P190-191,213)【关键词】高扬程大流量;双吸泵;三元流技术;改造【作者】赵文辉【作者单位】甘肃省景泰川电力提灌管理局，甘肃景泰 730400【正文语种】中文【中图分类】TH3110 引言甘肃省景电工程一期泵站装有16台32Sh-9型双吸离心泵，这些泵是保证景泰川灌区30万亩农田和20万人畜饮水的关键设备。
三元流技术在循环水泵节能技术改造中的应用实践
三元流叶轮置换技术在聚酯生产中的应用
２３ 三 元流 原理 ．
作者 简介 ：陆伟 忠 （９０ １ １７— ，男 ，上海松 江人 ，工程 师 ，本 科 ，从
事聚 酯设备 管理 工作 。
传统的 “ 一元流理论 ” ，就是把 叶轮 内两个 相
合 成 纤 维 Ｓ Ｃ ２ １ ｏ１ １ Ｆ ０ ０ Ｎ ．２４
生 产 技 术
Ｔｅｃｈｎｉ ｑｕｅｓ ｏｆＭ ａｎｕｆ ａｃｔ ｅ ｕｒ
三元流 叶轮置换技术在聚酯生产 中的应用
陆伟 忠
（ 上海联吉合纤有限公司 ，上海 ２ １ １） ０ ４９
摘 要 ：通过 全三 元 “ 流一 迹 ”流动计 算得 出定量 分析 ，改善叶轮 内流动状 态 ，减 少进 口冲击和 出 射 尾
流毒 ，结合生产现 场实际 的运 行工况 ，重新进行
水泵 内水力部件 （ 主要是叶轮）的优化设计 ；然后
进行铸造 、加工和 更换 ，以提高水泵效率 ，减少能
耗 。它可 以针对实际使用要求 ，在不 改变 电机 、泵 体 、管线等条件下增大流量 、提高压力 ，以满足生
产需要 ；或者在保 证流量 、压力不变的情况下降低
口尾迹脱 流等损 失 ，使 水泵效 率得 以提 高，真 正达到 节能降耗之 目 。 的
关 键词 ：水泵 ；三元 流 ；节 能 ；降耗 中图分类号 ：Ｔ ３ ２２ Ｑ ４ ．１ 文献标识 码 ：Ｂ 文章 编号 ：１０ — ０ ４ （０ ０ ２ ０ ４ — ３ ０ １ ７ ５ ２ １ ）１— ０ １０
节能 服务有 限公 司达成 意 向 ，采 用合 同能 源管理 （ 简称 Ｅ ）的方式进行合作 ，并在循 环冷却水系 ＭＣ 统中先行开展三元流技术 的改造试验。
２１ 三元流技术简介 ．
应用三元流技术改造循环水泵 实现节能降耗
应用三元流技术改造循环水泵实现节能降耗摘要：胜利石化总厂供排水车间第二循环水场于97年投入运行，正常生产运行3-4台循环水泵，随着机泵长周期的运行，机泵内部部件腐蚀、磨损严重，高耗低效问题日益突出。
为此，车间提出应用三元流技术对8台循环水泵叶轮进行改造，改造后机泵效率得到大幅提升，年节电497万度，减少电费支出326万元，实现节能降耗目的。
关键词：三元流改造叶轮降耗一、石化总厂供排水车间循环水系统现状及存在的问题供排水车间第二循环水场于1997年3月份建成投产，供石化总厂常减压、加氢、焦化、重油催化、气分、空分、硫磺等装置水冷换热设备和机泵设备的冷却用水。
日平均耗电量为50000kWh左右，占全厂耗电总量的10%，是全厂用电大户。
车间有7台型号为600S75B的单级双吸离心循环水泵，设计参数为功率560kW、转速970r/min，流量2710m3/h、额定电流67.9A，1台型号为12sh-9单级双吸离心循环水泵，设计参数为功率220KW，流量790m3/h。
正常生产情况下运行3-4台循环水泵。
随着机泵长周期的运行，机泵内部部件腐蚀、磨损严重，高耗低效问题日益突出：一方面机泵效率逐渐降低，供水能力逐步减少，外送水量由设计值2710m3/h降至目前2090m3/h左右。
另一方面，电耗较高，部分电机发生电流超设计值的情况，不符合目前设备节能降耗的要求。
如何提高机泵的效率，延长其使用寿命，大幅度降低电耗，实现节能任务成为当前急需解决的问题。
为此，车间决定对循环水泵叶轮进行“三元流”改造。
二、叶轮机械“三元流动理论”原理叶轮机械三元流动理论即对径流、混流两类流面适当组合、相互迭代，然后完整地得出气流流过叶轮机械叶片槽道空间的三维变化。
三元流技术是用数学方法和模型来模拟分析叶轮机械复杂的内部流动，使泵的叶轮设计比以前有了改善，设计更合理，所以泵的效率得到了提高。
“射流—尾迹三元流动”理论，把叶轮内部的三元立体空间无限地分割，通过对叶轮流道内的各工作点的分析，建立起完整、真实的叶轮内流动的数学模型。
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非正交曲线坐标S1、S2，两类流面相交则构 成流线坐标L。在任意通流截面上取任意方
向q，对任何量A我们可写出：
dA dq
1 A.
R
Rd(Ac
dq R
osn
As Z
inn)
dn1
dq
三元流叶轮改造技术的发展
由此可得出S1，S2两类流面的运动方程，计算出内部任何一点的速度W。根据
机泵节能技术与市场分析
机泵节能方法
现在机泵节能的主要方法：
1、叶轮的切割
2、三元流技术
3、变频调速技术
4、涂层技术
5、管网优化
叶轮切割
叶轮切割：
定义： 一般就是水泵的容量过大或过小，而现场改 造泵的最简单的方法就是切割或加长叶片（对水泵一般 是切割）。
叶轮外径的改变对流量、扬程（压力）、功率影响 程度对于低比转数和中、高比转数是同的，对于低比转 数，叶轮外径稍微改变其出口宽度改变不大，而高、中 叶轮影响较大，且影响泵的效率。
图1表示一个叶片通道内的通流截面、流面
坐标情况。设想空间流场内周向取JO-1个S2 流面，它们与两个叶片表面形成JO个流片， 每个流片通过的流量相同；同样沿径向取
IO—1个S1流面，它们与机壳内外回转面形成 流量相等的IO个流片图中JO=IO=3）。我们 再取KO+1个与S1、S2流面不共面的任意回转 面，其母线为子午面上的直线（或曲线）n
流速W的分布，即能判断叶轮设计的好坏。求解方法如下：
式中w为液体在叶轮中的相对流 ，L为流线（S1、S2两类流面的交线）。 上式中的系数c11都是流线及通流截面几何角度的函数，一旦流线确定之后可立即
求出。连续方程可写为：
三元流叶轮改造技术的发展
为图1中通流截面上一个微元流管的面积，I0代表共有I0个S1 流片（相邻的两个S1流面之间的流层），J0则为S2流片个数。
三元流叶轮改造技术的发展
元函数，所以叫一元流动。 而显而易之，水流在叶轮流道内流速、压力并不是简单的，可
以看做均匀的。 故，一元流动理论无法真实反映的流体在叶轮内运动，所以泵
轮设计偏离原来设计最佳效率点的情况很多。
三元流叶轮改造技术的发展
（2）二元流动： 到了二十世纪八十年代，电子计算机得到普遍应用之后，出现了
《射流—尾迹》三元流动： 其模型如图2所示。
三元流叶轮改造技术的发展
图2中表示的是接近叶轮前盖板 处的s1流面剖视图。 dhcg剖面 线处代表两个相邻的叶片， 为 进口，dc为出口。hg在流道出 口附近出现了一个低能量流动区 tvh，它类似于一个旋涡，称之 为尾迹。其主流部分为vg段，出 口流速w2可按三元流动理论作无 粘性位流计算得出，这部分称之 为射流。
三元流叶轮改造技术的发展
时即S1流面上W=f（Z0，φ0）同理在φ= φ0时即 S2流面上W ‘ =f（Z0，R0）。事实上这两个速度并不相等，说明二元流动理论 也并不能完全真实的反映。
（3）三元流动： １９８０年我们率先在电子计算机上实现了两类流面交叉迭代求 出三元流动的方法。
三元流叶轮改造技术的发展
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目录
⒈
三元流叶轮改造技术
2. 机泵节能技术与市场分析
3.
绿色照明
4.
能源管理
三元流叶轮改造技术
三元流技术概况
叶轮机械内的完全三元流动，应用吴仲华教授创立的S1，S2 ，两流面理论可以用不同方法求解，一种是流函数方法，这一方 法在数学上严谨，但物理上不太直观，另一种是直接计算流体流 动速度的流面（或流线）迭代法，这一方法物理上比较直观，反 映问题更接近实际。
把叶轮内部的三元空间无限地分割，通过 对也轮流到内的各个工作点分析，建立完 整、真实的叶轮内流动的数学模型。以此 ，对叶轮流道分析更准确，最实际的反映 流体的流场、压力分布也最接近实际。
三元流叶轮改造技术的发展
（1）一元流动： 即把进口截面、出口截面的流速当作均匀的，流速W1=Q1/S进 、W2=Q2/S出。则流速只是关于进口到出口流线长度坐标的一
三元流叶轮改造技术的特点：
变频调速概述：
交流电机调速技术的广泛运 用，用变频器改变交流电机的转 速方式来进行风机流量的控制， 可以大幅度减少机械调控流量造 成的能量损耗。
二元流动理论。 即沿图１中右图中dcgh 曲面（回转面，也称s1 流面）和 bcgf曲 面（子午面，也称s2 流面）计算出流速w的分布，即求出w =f1(Z, φ)和 w=f2（Z，R）即能计算出沿周φ向 和径R向 流速Ｗ 及压力的变化。这种方法较为真实的流体通过叶轮流道的物理本 质。 在二元流动理论中，任意一点（R0，φ0，Z0）我们即可以在R= R0
实线为三元流叶轮，虚线为传统一元 流叶轮。前者轴向向进口方向延伸， 轴向宽度大，造成流动损失尽可能小 的进口条件，使泵的效率和气蚀性能 得以改善。
三元流叶轮改造技术的发展
叶片在垂直轴线Z的平面上 投影为 adh曲面,由于φ角的 改变可以看到三元流叶片扭 曲显著.
而一元流叶片a1d1h1则扭曲 度小,有时a1与d1重合,叶片完 全不扭曲,而只是一个板式弯 曲形叶片,我们称之为直叶片.
尾迹的出现，不但降低了叶轮的 水力效率，而且因减少了有效通 流面积，也使泵的流量减少。
三元流叶轮改造技术的发展
三元流叶轮与普通叶轮比较：
1．子午流道形状的区别：
如图叶轮的子午流道ห้องสมุดไป่ตู้状，adhe（ bcgf）对应于图1中的叶片位置，ad 为进口，he为出口，dh为叶轮前盖板 内壁型线，ae为叶轮后盖板壁面型线 。
特点：切割叶轮外径将使泵的流量、扬程（压力）、 功率改变。
叶轮切割
原则：叶轮外径的切割应不影响效率不至于降低太多，叶轮外径
的最大切割量跟比转数有关系（即中、高比转数叶轮切割范围较 小）
适应范围：适应于恒改变泵输出功率即同时减小（或增大）流
量、扬程。（即常见的大马拉小车的情况）
三元流叶轮改造技术
泵叶轮内部由两个叶片、前后盖板组成一个完整的空间流场， 观察者与叶轮同步旋转看到的是与时间无关的定常相对流动，我 们要求计算空间流场中任何一点的相对速度的大小及方向，从而 建立我们的叶轮数学模型。
三元流技术概念及原理
以叶轮主轴、叶轮剖面、叶轮旋转方向 三系建立圆柱坐标，坐标系里任意一点 的流度都可以用三元函数 表示。