本文围绕硫酸泵电机改造展开，先分析了变频电机输出扭矩与离心泵需求扭矩的关系，接着探讨了电机不变切割泵叶轮直径的方案，随后阐述了改造方案的选择、试车结果以及最终结论，揭示了外方工程师在参数确认上的错误，强调解决复杂问题需跨专业学习。
图1 变频电机输出扭矩与离心泵需求扭矩与转速关系图
从图中我们可以清晰地看到，在电机处于额定转速以内时，电机转矩和泵转矩之间的差值呈现出逐渐缩小的态势。然而，当电机进入额定转速之后，电机与泵的转矩差值会急剧减小。这就意味着，如果想要实现电机具有较宽的调速范围，那么电机的功率裕度必须足够大才行。
3.3 电机保持不变，切割泵叶轮直径
根据离心泵相似定律：
n1/n2=D2/D1
我们能够知道，当泵的叶轮直径被切割之后，其需求的转矩会按照等比例的方式降低。为了保证泵的设计工艺参数不发生改变，泵的转速需要按照直径切割的比例相应地增加。在这个时候，变频器对电机的加载电压会升高，从而使得电机的输出功率增加（不过额定电流会保持不变）。采用这个方案的话，不需要对电气设备做任何改变，只需要把电机的转速调高就可以了。
不过，由于该泵是进口设备，并且是新安装的。要是在没有征得外方确认的情况下就擅自改变叶轮直径，会存在一定的商务风险，所以暂时不进行改动。同时，该泵的叶轮是钢衬PTFE结构，对其直径进行切割还可能会造成不可逆的伤害。
4 改造与效果
依据上述的分析，首选的改造方案是将电机改为4极132KW电机。但是在公司仓库找到的电机并不是变频专用电机，存在一定的运行风险。综合考虑到生产的急需以及现有的资源情况，最终决定选择2极160KW的某品牌变频电机来替换现有的2极132KW的某品牌电机。由于这两台电机的中心高、轴颈等尺寸都是一致的，只需要在电机后脚处增加支撑就可以了，施工相对比较容易。
表2 更换电机后的试车结果
新电机更换之后，在转速略微高于设计值的情况下，经过实际测量发现，该泵的流量与扬程仍然有10%左右的缺口。经过计算，轴功率为97.5KW，也是低于设计值的。分析其原因，可能存在计量偏差或者管路系统压降偏大等问题。
从改造完成到现在已经有3个多月的时间了，设备运行一直都很稳定。经过生产装置的确认，泵的流量和扬程是可以满足生产要求的。
由于现有电机的负载率达到了98%，在夏季的时候存在运行过热的风险。而且该泵的实际能力仍然低于设计要求，所以建议采购4极160KW、60Hz或者2极200KW的变频电机，找合适的时机进行更换。
5 结论
这次硫酸泵试车出现的问题表明，外方工程师在替代电机的参数确认方面出现了错误，他们给出的解释和建议也与现场的实际情况不相符。对这个故障案例进行分析存在一定的技术难度，难点在于机械和电气专业之间相互交叉、纠缠在一起。其核心问题在于确认电机的输出扭矩和泵的需求扭矩在不同转速下的交点。如果只是从某一个专业的角度去进行分析，是找不到根本原因的。这也提醒我们，在解决系统性复杂问题的时候，仅仅在专业内进行学习可能是不够的。
本文围绕硫酸泵电机改造展开，分析了电机与泵扭矩关系，探讨了切割叶轮直径方案，阐述了改造方案选择、试车结果。指出外方工程师参数确认错误，强调解决复杂问题需跨专业分析，同时建议更换电机以降低风险、满足设计要求。
原创文章，作者：Dermot，如若转载，请注明出处：https://www.qihaozhang.com/archives/4188.html
