泵系统的经济运行评价与节能增效技术研究-开题报告.docVIP

2008版 技术开发（委托）项目 开 题 报 告 项目名称 泵 系 统 的 经 济 运 行 评 价 与 节 能 增 效 技 术 研 究 负责单位： 扬子石油化工有限公司机械动力部 项目负责人： 朱瑞松 职称: 高级工程师 研究开发年限： 2009 年 1 月至 2011 年 12 月 中国石油化工集团公司印制 编 制 须 知 一、国内外现状、发展趋势及开题意义 （一）国外相关产业和技术现状、发展趋势 泵是一种把原动机的机械能转化成被输送流体的动能和压力能，即给予被输送流体能量的流体机械。化工和石油企业中的原料、半成品和成品大多是液体，需要用泵进行输送，在很多装置中还用泵来调节温度。泵是农业生产中的主要排灌机械，每年都需要大量的泵。泵也是矿业和冶金工业中使用得最多的设备，矿井下需要用泵排水；选矿、冶炼和轧制过程中，需要用泵来供水。核电站需要核主泵、二级泵、三级泵；热电厂需要大量的锅炉给水泵、冷凝水泵、循环水泵和灰渣泵等。飞机襟翼和起落架的调节、军舰和坦克炮塔的转动、潜艇的沉浮等都需要用到泵，而且对泵有很多特殊的要求。泵也广为应用于船舶行业，每艘远洋轮上所用的泵一般在百台以上。城市给排水、蒸汽机车用水、机床的润滑和冷却、纺织工业中输送漂液和染料、造纸工业中输送纸浆，以及食品工业中输送牛奶和糖类食品等，也都需要大量的泵。 近年来，能源消费大幅度增加，世界已面临能源紧缺问题。2005年底，世界已探明的石油储量为1.2万亿桶，可供生产40.6年；已探明的煤炭储量为9091亿吨，储采比为155年；天然气剩余可采储量为179.83万亿立方米，储采比为65.1年。节能问题已是摆在世人面前的一个不得不重视的问题。 随着现代石油化学工业的飞速发展，其装置的大型化、高参数化、长周期运行对泵系统提出了愈来愈高的要求。为了提高泵的性能和运行效率，节约能源，国内外众多学者和研究机构对泵系统的经济运行评价和节能改造技术以及高效泵的设计方法进行了深入广泛的研究，为提高泵的设计和运行水平做出了不懈的努力。 国外Furukawa等人采用奇点法研究了离心泵叶片切割后的性能，并将计算结果与试验结果进行了比较，两者较为吻合。Fechner研究了在满足部分载荷启动和其它技术条件下如何控制或改变泵的转速，使泵的效率较高且能满足不同流体输送的要求。Geraedts等人对长输泥浆管路的泵的选型和经济性及可操作性进行了研究。Bower对可调速驱动的离心泵运行的经济性进行了研究。近年来，国外的研究大多集中在泵内部流动方面，通过内部流动的研究来指导节能高效泵的开发。Paone等人最早采用PIV研究叶轮内部流动，测量了叶片间流道内的流场，描述了旋转叶轮叶片附近尾迹的性质。Akin和Rockwell采用PIV研究了模型叶轮中的尾迹及其与静止扩散叶片的动静交互作用，并用瞬态流线模型和涡量云图描述了流动分离和附着现象。Eisele等人采用粒子跟踪测速技术对有叶扩压器内部流动进行了研究，发现了几种不稳定流动现象。Majidi等利用CFX软件基于标准k-(湍流模型，对离心泵叶轮内部流动进行了三维数值模拟。Gonzalez等利用FLUENT软件基于标准k-(湍流模型，对蜗壳和叶轮间的相互作用进行了非稳态的数值模拟研究。Delgosha等利用NUMECA软件基于Baldwin-Lomax两层代数湍流模型，对汽蚀状态的两维弯曲叶片的离心泵叶轮进行了试验和数值研究，数值模拟和试验结果非常吻合。 目前，国外有关泵系统的研究的发展趋势主要集中在以下几个方面： （1）根据系统经济运行的判别与评价结果，建立适合特定系统的经济运行优化模型，研究相应的经济运行措施。 （2）高效节能泵的理论与设计方法科学化。理论研究的重点仍然是泵内流动测试、三元粘性流动计算、多相流和汽蚀等。建立基于泵内部真实流动分析的性能预测和计算机仿真方法，以代替目前的经验设计和反复试验。 （3）密封无泄漏化。无泄漏泵技术已经得到了一定的发展，如：屏蔽泵、磁力驱动泵等。随着环境和节能意识的增强，这种对无泄漏泵的需求将呈现迅速增长趋势。 （4）原动机无极化和监控系统自动化。未来的原动机将根据泵运行工况的变化自动调整转速，而服役泵的自动化监控系统可使泵的运行更为高效可靠，并减少运行维修费用。 （二）国内相关产业和技术现状、发展趋势 我国是一个能源相对匮乏的国家，特别是石油、天然气的人均资源占有量仅为世界平均水平的7.7％和7.1％。然而，能源消费继续保持增长趋势，资源约束矛盾日益突出。节能问题已成为一个制约我国经济和社会发展的亟待解决的问题。胡锦涛总书记在十七大报告中指出，坚持节约资源和保护环境的基本国策，关系人民群众切身利益和中华民族生存发展。必须把建设资源节约型、环境友好型社会放