Die voll einstellbare Wellenmischstrompumpe ist eine Pumpe für mittlere und große Durchmesser. Sie nutzt einen Schaufelwinkelversteller, um die Pumpenschaufeln zu drehen und so den Schaufelwinkel zu verändern und damit Fördermenge und Förderhöhe anzupassen. Als Hauptfördermedium dient sauberes Wasser oder leicht verschmutztes Abwasser bei Temperaturen von 0 bis 50 °C (Sondermedien sind Meerwasser und Wasser des Gelben Flusses). Die Pumpe wird hauptsächlich in Wasserbauprojekten, Bewässerungs-, Entwässerungs- und Wasserumleitungsprojekten eingesetzt und findet Anwendung in zahlreichen nationalen Projekten wie dem Süd-Nord-Wasserumleitungsprojekt und dem Jangtse-Fluss-Umleitungsprojekt zum Huaihe-Fluss.
Die Schaufeln der Welle und der Mischstrompumpe weisen räumliche Verzerrungen auf. Weichen die Betriebsbedingungen der Pumpe vom Auslegungspunkt ab, gerät das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten der inneren und äußeren Schaufelkanten aus dem Gleichgewicht. Dadurch ist der von den Schaufeln (Tragflächen) bei unterschiedlichen Radien erzeugte Auftrieb nicht mehr gleich, was zu turbulenter Strömung und erhöhten Wasserverlusten führt. Je weiter die Abweichung vom Auslegungspunkt, desto stärker die Turbulenzen und desto höher die Wasserverluste. Axial- und Mischstrompumpen zeichnen sich durch eine geringe Förderhöhe und einen relativ schmalen Hochwirkungsgradbereich aus. Eine Änderung der Förderhöhe führt zu einer deutlichen Reduzierung des Pumpenwirkungsgrades. Daher können Axial- und Mischstrompumpen im Allgemeinen nicht durch Drosselung, Drehung oder andere Einstellmethoden an die Betriebsbedingungen angepasst werden. Gleichzeitig ist die Drehzahlregelung aufgrund der hohen Kosten in der Praxis selten. Da Axial- und Mischstrompumpen über einen größeren Nabenkörper verfügen, lassen sich Schaufeln und Schaufelgelenke mit einstellbaren Winkeln problemlos montieren. Daher erfolgt die Einstellung der Betriebsbedingungen von Axial- und Mischstrompumpen üblicherweise über eine variable Winkelverstellung, wodurch ein optimaler Betrieb gewährleistet wird.
Wenn der Wasserstandunterschied zwischen Ober- und Unterlauf zunimmt (d. h. die Förderhöhe steigt), wird der Schaufelwinkel verringert. Bei gleichbleibend hohem Wirkungsgrad wird die Fördermenge entsprechend reduziert, um eine Überlastung des Motors zu vermeiden. Sinkt der Wasserstandunterschied zwischen Ober- und Unterlauf (d. h. die Förderhöhe sinkt), wird der Schaufelwinkel vergrößert, um den Motor voll auszulasten und der Pumpe eine höhere Förderleistung zu ermöglichen. Kurz gesagt: Wellen- und Mischstrompumpen mit verstellbarem Schaufelwinkel arbeiten stets im optimalen Betriebszustand, vermeiden Zwangsabschaltungen und erzielen hohe Wirkungsgrade und Fördermengen.
Darüber hinaus kann beim Anfahren der Anlage der Schaufelwinkel auf ein Minimum eingestellt werden, wodurch die Anlaufbelastung des Motors reduziert wird (etwa 1/3 bis 2/3 der Nennleistung); vor dem Abschalten kann der Schaufelwinkel auf einen kleineren Wert eingestellt werden, wodurch die Rückflussgeschwindigkeit und das Wasservolumen des Wasserstroms in der Pumpe während des Abschaltvorgangs reduziert und die Stoßschäden des Wasserstroms an der Anlage verringert werden.
Kurz gesagt, die Einstellung des Schaufelwinkels hat einen signifikanten Einfluss: ① Ein kleinerer Winkel erleichtert das Anfahren und Abschalten; ② Ein größerer Winkel erhöht die Fördermenge; ③ Durch die Winkeleinstellung kann die Pumpenanlage wirtschaftlicher betrieben werden. Daraus lässt sich schließen, dass die Schaufelwinkelverstellung eine wichtige Rolle im Betrieb und der Steuerung von mittleren und großen Pumpstationen spielt.
Der Hauptkörper der voll einstellbaren Wellenmischstrompumpe besteht aus drei Teilen: dem Pumpenkopf, dem Regler und dem Motor.
1. Pumpenkopf
Die spezifische Drehzahl der voll einstellbaren axialen Mischstrompumpe beträgt 400–1600 U/min (die herkömmliche spezifische Drehzahl der Axialpumpe beträgt 700–1600 U/min), (die herkömmliche spezifische Drehzahl der Mischstrompumpe beträgt 400–800 U/min), und die Förderhöhe liegt üblicherweise zwischen 0 und 30,6 m. Der Pumpenkopf besteht im Wesentlichen aus dem Wassereinlassstutzen (Wassereinlass-Dehnungsfuge), Rotorteilen, Laufradkammerteilen, Leitschaufelkörper, Pumpensitz, Krümmer, Pumpenwellenteilen, Dichtungsteilen usw. Einführung in die wichtigsten Komponenten:
1. Der Rotor ist das Kernstück des Pumpenkopfes und besteht aus Schaufeln, Rotorkörper, unterer Zugstange, Lager, Kurbelarm, Betätigungsrahmen, Pleuelstange und weiteren Teilen. Nach der Montage wird eine statische Auswuchtung durchgeführt. Für die Schaufeln wird vorzugsweise ZG0Cr13Ni4Mo (hohe Härte und gute Verschleißfestigkeit) verwendet, und sie werden CNC-gefräst. Die übrigen Teile bestehen in der Regel aus ZG.
2. Die Komponenten der Laufradkammer sind mittig einstückig geöffnet, mit Schrauben fixiert und mit konischen Stiften positioniert. Vorzugsweise besteht das Material aus einstückigem ZG, einige Teile sind aus ZG-beschichtetem Edelstahl gefertigt (diese Lösung ist fertigungstechnisch aufwendig und anfällig für Schweißfehler, daher sollte sie möglichst vermieden werden).
3. Leitschaufelkörper. Da es sich bei der voll einstellbaren Pumpe im Wesentlichen um eine Pumpe mit mittlerem bis großem Durchmesser handelt, werden die Gussform, die Herstellungskosten und weitere Aspekte berücksichtigt. Üblicherweise wird ZG+Q235B als Werkstoff bevorzugt. Die Leitschaufel wird in einem Stück gegossen, der Gehäuseflansch besteht aus Q235B-Stahlblech. Beide Teile werden verschweißt und anschließend weiterverarbeitet.
4. Pumpenwelle: Die voll einstellbare Pumpe ist im Allgemeinen eine Hohlwelle mit Flanschverbindungen an beiden Enden. Das Material ist vorzugsweise geschmiedeter 45-Stahl mit 30Cr13-Plattierung. Die Plattierung im Bereich des Wasserführungslagers und des Füllmaterials dient hauptsächlich der Erhöhung der Härte und der Verbesserung der Verschleißfestigkeit.
II. Einführung in die Hauptkomponenten des Reglers
Der heute am häufigsten verwendete hydraulische Regler zur Blattwinkelverstellung ist der in den Markt integrierte. Er besteht im Wesentlichen aus drei Teilen: einem Drehkörper, einer Abdeckung und einem Steuer- und Anzeigesystemkasten.
1. Drehkörper: Der Drehkörper besteht aus einem Stützsitz, einem Zylinder, einem Kraftstofftank, einer Hydraulikeinheit, einem Winkelsensor, einem Antriebsschleifring usw.
Der gesamte rotierende Körper ist auf der Hauptmotorwelle montiert und dreht sich synchron mit dieser. Er ist mittels des Montageflansches oben auf der Hauptmotorwelle verschraubt.
Der Montageflansch ist mit dem Auflagesitz verbunden.
Der Messpunkt des Winkelsensors ist zwischen Kolbenstange und Spurstangenhülse angebracht, der Winkelsensor selbst ist außerhalb des Ölzylinders installiert.
Der Antriebsschleifring ist am Öltankdeckel montiert und befestigt, sein rotierender Teil (Rotor) dreht sich synchron mit dem rotierenden Körper. Das Ausgangsende des Rotors ist mit dem Hydraulikaggregat, dem Drucksensor, dem Temperatursensor, dem Winkelsensor und dem Endschalter verbunden; der Statorteil des Antriebsschleifrings ist mit der Anschlagschraube am Deckel verbunden, und der Statorausgang ist mit dem Anschluss im Reglerdeckel verbunden;
Die Kolbenstange ist angeschraubtWasserpumpeSpurstange.
Die Hydraulikaggregateinheit befindet sich im Öltank und liefert die Energie für die Betätigung des Ölzylinders.
Am Öltank sind zwei Heberinge angebracht, die zum Anheben des Reglers verwendet werden können.
2. Abdeckung (auch fester Körper genannt): Sie besteht aus drei Teilen. Ein Teil ist die äußere Abdeckung; der zweite Teil ist die Abdeckung selbst; der dritte Teil ist das Sichtfenster. Die äußere Abdeckung wird auf der äußeren Abdeckung des Hauptmotors montiert und befestigt, um den rotierenden Körper abzudecken.
3. Steuereinheit (siehe Abbildung 3): Sie besteht aus SPS, Touchscreen, Relais, Schütz, Gleichstromversorgung, Drehknopf, Kontrollleuchte usw. Der Touchscreen zeigt den aktuellen Schaufelwinkel, die Zeit, den Öldruck und weitere Parameter an. Das Steuerungssystem verfügt über zwei Funktionen: lokale und Fernsteuerung. Die beiden Steuermodi werden über den Zwei-Positionen-Drehknopf an der Steuereinheit (im Folgenden „Steuereinheit“ genannt) umgeschaltet.
III. Vergleich und Auswahl von Synchron- und Asynchronmotoren
A. Vor- und Nachteile von Synchronmotoren
Vorteile:
1. Der Luftspalt zwischen Rotor und Stator ist groß, was die Installation und Justierung erleichtert.
2. Reibungsloser Betrieb und hohe Überlastfähigkeit.
3. Die Geschwindigkeit ändert sich nicht mit der Last.
4. Hohe Effizienz.
5. Der Leistungsfaktor kann verbessert werden. Blindleistung kann in das Stromnetz eingespeist und somit dessen Qualität verbessert werden. Wird der Leistungsfaktor auf 1 oder nahe daran eingestellt, sinkt der Messwert des Amperemeters aufgrund der Reduzierung des Blindstromanteils, was bei Asynchronmotoren nicht möglich ist.
Nachteile:
1. Der Rotor muss von einer speziellen Erregereinrichtung angetrieben werden.
2. Die Kosten sind hoch.
3. Die Wartung ist komplizierter.
B. Vor- und Nachteile von Asynchronmotoren
Vorteile:
1. Der Rotor muss nicht an andere Stromquellen angeschlossen werden.
2. Einfache Struktur, geringes Gewicht und niedrige Kosten.
3. Einfache Wartung.
Nachteile:
1. Es muss Blindleistung aus dem Stromnetz entnommen werden, was die Qualität des Stromnetzes verschlechtert.
2. Der Luftspalt zwischen Rotor und Stator ist klein, was die Installation und Justierung erschwert.
C. Auswahl der Motoren
Die Auswahl von Motoren mit einer Nennleistung von 1000 kW und einer Nenndrehzahl von 300 U/min sollte auf der Grundlage technischer und wirtschaftlicher Vergleiche unter Berücksichtigung spezifischer Bedingungen erfolgen.
1. In der Wasserwirtschaft werden bei einer installierten Leistung unter 800 kW in der Regel Asynchronmotoren bevorzugt, bei einer installierten Leistung über 800 kW hingegen eher Synchronmotoren.
2. Der Hauptunterschied zwischen Synchronmotoren und Asynchronmotoren besteht darin, dass sich auf dem Rotor eine Erregerwicklung befindet und ein Thyristor-Erregerschirm konfiguriert werden muss.
3. Die Energieversorgungsbehörde meines Landes schreibt vor, dass der Leistungsfaktor am Netzanschluss des Nutzers mindestens 0,90 betragen muss. Synchronmotoren weisen einen hohen Leistungsfaktor auf und erfüllen somit die Anforderungen an die Stromversorgung; Asynchronmotoren hingegen haben einen niedrigen Leistungsfaktor und erfüllen diese Anforderungen nicht, weshalb eine Blindleistungskompensation erforderlich ist. Daher müssen Pumpstationen mit Asynchronmotoren in der Regel mit Blindleistungskompensationsanlagen ausgestattet sein.
4. Synchronmotoren sind baulich komplexer als Asynchronmotoren. Wenn bei einem Pumpstationsprojekt sowohl die Stromerzeugung als auch die Phasenmodulation berücksichtigt werden müssen, ist ein Synchronmotor die richtige Wahl.
Vollständig einstellbare axiale Mischstrompumpen finden breite Anwendung invertikale Einheiten(ZLQ, HLQ, ZLQK),horizontale (geneigte) Einheiten(ZWQ, ZXQ, ZGQ) und können auch in Niederdruckanlagen mit geringer Förderhöhe und großem Durchmesser eingesetzt werden.
Veröffentlichungsdatum: 30. August 2024