技术 | 高海拔水泥厂循环水泵及配套电机选型设计

随着国家“一带一路”发展规划的提出和成功推进，国内工程总承包公司陆续拓展海外市场，但与此同时，海外市场的竞争也非常激烈，很多公司为获得项目而采取特殊的模式承揽项目，如工程总承包+融资，两优贷款等。

埃塞俄比亚某4700t/d水泥生产线项目是为降低业主的资金压力而采取的一种新的尝试，即购买国内二手水泥设备搬迁至埃塞俄比亚并异地重建，其中熟料生产线的设备(包括循环水泵房)购自位于内蒙古乌海的某4500t/d熟料生产线项目。

本文以埃塞俄比亚某4700t/d水泥生产线的循环水泵及配套电机的选型设计为例，介绍了高海拔地区对水泵安装高度及配套电机功率的影响因素，给出了水泵安装高度及配套电机功率的选择计算方法。该项目位于埃塞俄比亚的Rejji市附近，海拔高度为2520m，最热月的平均温度为23.3℃，最冷月的平均温度为7.4℃。由于缺少Rejji市的极端最高气温数据，本文以其附近的亚的斯亚贝巴的极端最高气温32℃作为参考。

本文中讨论的埃塞某4700t/d水泥生产线的循环水泵，具体参数如下：型号为SLW200-400(I)，流量为280～520m3/h，扬程为54.5～39m，水泵转速为1480r/min，电机功率为90kW，必需汽蚀余量NPSHR为4m，2用1备。

由于循环水泵的型号已确定，现根据该泵的参数来确定水泵的安装高度。水泵的允许吸上真空高度与必需汽蚀余量的关系见式(1)：NPSHR=H_g-H_z+V₁2/2g-H_s。

式中H_g为水泵安装地点的大气压力(mH₂O)，与海拔高程有关，见表1；H_z为水在相应温度下的饱和蒸汽压力水头，m，其值与水温有关，见表2；V₁为水泵吸入口流速，m/s；H_s为允许吸上真空高度，m。

埃塞项目中单台循环水泵的流量为288.3m3/h，扬程为54.2m，水泵吸入口直径为DN200，吸入口流速为2.38m/s，循环水泵样本给出的NPSHR值为4m。另根据表1和表2可知，循环水泵安装地点的H_g值为7.83m，H_z值为0.30m。根据式(1)可以计算出H值为3.82m。

当水泵采用非自灌式充水时，水泵的安装高度如式(2)所示：Z_s=[H_s]-(V₁2/2g+∑h_s)。

式中Z_s为吸水高度，m；[H_s]为实际采用吸上真空高度，m，为考虑安全一般采用[H_s]≤(0～90)％h_s；∑h_s为吸水管沿程和局部水头损失之和，m。

已知水泵吸水管直径为DN300，吸水管流速为1.05m/s，经计算可知吸水管管路损失∑h_s为0.28m。[H_s]值按H_s的90％取值，据式(2)可计算出Z_s值为2.87m。

虽然计算出的水泵安装高度为2.87m，即水泵轴线安装高度可高于吸水处水位2.87m，但水泵不可能一直在最佳工况点运行，若水泵工况点向右偏移时，则水泵的NPSHR将超过4米，从而使水泵的安装高度降低。循环冷却水系统对水泥生产线的运行非常重要，若循环水泵出现故障而不能供应循环冷却水，则原料磨、水泥磨、煤磨、回转窑等设备因无法冷却而不能正常运转。为了保证循环冷却水供水的安全性，并结合埃塞当地的气候条件，水泵采用自灌式充水，循环水池采用地上水池，最低水位设为2.30m，比水泵轴线安装高度值0.66m高出1.64m。

海拔高度超过2000m的地区划为高原地区。高原气候的特征是气压、气温和绝对湿度都随海拔增高而减小，高海拔地区宜采用相应的高原型电器，普通型低压电器的安装地点的海拔不超过2000m。另《水泥工厂设计规范》GB50295-2016第6.1.11条第2款及其条文说明中规定，电动机运转时产生的热量是通过其本身所附带的风叶及时排除的，在高原空气的密度降低，冷却作用降低，所以选用电动机时对出力应作校正。确定电动机功率时应考虑电机使用条件对电机的影响，电动机用于海拔超过1000m或环境温度超过40℃、相对湿度超过95％时，应计算电机功率的降低程度，以满足使用要求。

3.1 高海拔对绝缘介质强度的影响

海拔升高，空气密度降低，造成绝缘强度降低。一般海拔每升高100m，绝缘强度约降低1％。

3.2 高海拔对电气间隙的影响

低压电器的电气间隙和漏电距离的击穿强度随海拔增高而降低，其递减率一般为海拔每升高100m降低0.5％～1％，最大不超过1％。

(1)高海拔地区由于大气压强低、空气密度低、水的饱和蒸汽压力受温度变化影响，导致水泵的安装高度与平原地区存在较大的差异。为了避免水泵出现气蚀现象，保证水泵正常运转，通常高海拔地区的循环水泵采用自灌式充水。

(2)高海拔地区对电机的绝缘、温升和功率等均有较大的影响，电机需要考虑降容使用。

(3)高海拔地区使用的水泵应选择必需气蚀余量小的水泵，选择水泵配套电机时应通过计算电机功率降低值和温升影响以选取适合的电机。

作者：王洲亚1，秦江江2

来源：《1中国建筑股份有限公司国际工程分公司

；2中材海外工程有限公司》

微信公众号：备件网（关注查询更多资讯）

（本文来源网络，若涉及版权问题，请作者来电或来函联系！）