針對某大型化工企業循環水系統存在的“大馬拉小車”現象和水泵長期處于“大流量、超揚程”的偏設計工況運行的特點，提出采用“三元流技術”對水泵進行糾偏節能技術改造，通過更換高效三元流葉輪達到提高水泵運行效率及降低能耗的目標。實施改造后，水泵效率提高近10%，單臺水泵每年節約電能76.8萬kW·h，節能效果顯著。

1、前言

　　某大型化工企業循環水系統的6臺單級雙吸臥式水泵由于葉輪長期磨損、水力效率低以及設計參數與循環水系統匹配不當，造成“大馬拉小車”現象嚴重，水泵長期處于“大流量、超揚程”的偏設計工況的運行狀態，運行效率低，具有巨大的節能改造空間。本文所敘述的水泵節能改造，采用了三元流技術，通過重新設計、制造并更換高效三元流葉輪，實現水泵性能優化和運行匹配，達到提高水泵運行效率及降低能耗的目的。

2、不同改造方案對比分析

　　目前，常用的水泵節能技術改造方案主要有4種:切割葉輪外徑、變頻調速、更換新泵和重新設計高效新葉輪。4種方案的對比特點見表1。

表1水泵節能技術改造方案對比

　　通過表1對4種節能改造方案的綜合對比分析可知:采用重新設計高效新葉輪的方案最為可行，該方案是在保證新葉輪與原有葉輪互換性基礎上，采用優秀的水力模型對葉輪進行重新設計，真空技術網(http://bjjyhsfdc.com/)認為可以徹底解決切割葉輪和變頻節能技術無法實現系統徹底節能的技術難題，標本兼治，達到最佳節能效果。

3、三元流動理論及其實施方法

　　3.1、三元流動理論概述

　　“葉輪機械三元流動理論”是將葉輪內部的三元立體空間無限地分割，通過對葉輪流道內各工作點的分析，建立起完整、真實的葉輪內流體流動的數學模型。依據三元流動理論設計的葉片形狀為不規則曲面形狀，葉輪葉片的結構可適應流體的真實狀態，能夠控制葉輪內部全部流體質點的速度分布，可以顯著提高水泵的運行效率。三元流動理論最早是由吳仲華院士創立，因此也稱“吳氏理論”，他提出了S1、S2兩類流面的概念，但是吳氏理論是建立在理想流體“忽略流體粘性”假設的基礎上，計算結果往往與流體實際流動情況偏差較大。為此，劉殿魁提出了一種考慮流體粘性的“射流-尾跡模型”完全三元流方法，該方法認為，在葉輪背面存在一個低能流體區，即尾跡區；在壓力面附近為流體相對總壓和相對流速較高的射流區。一般來說，尾跡區越大，其有效的過流面積越小，水泵效率越低。應用該方法對葉輪進行設計，有效解決了尾跡區的影響，增大了葉輪有效流通面積，提高了水泵工作效率。

5、結語

　　利用三元流技術設計高效葉輪對循環水泵進行節能技術改造，可以實現水泵運行參數曲線的改變，使運行參數滿足生產需求，而且水泵運行平穩可靠。通過改造，提高了水泵運行效率，降低了電能消耗，節能效果顯著。三元流技術在循環水系統中的成功應用以及相關研究方法為今后葉輪機械的節能技術改造提供了借鑒。