水泵節能降耗措施的實踐與探討

鄭翔 中韓（武漢石油化工有限公司公用工程分部，湖北 武漢 430070）

電能是水廠日常生產中最主要的能源。經分析，電費可占水廠總生產成本的70%，甚至更多，而在全廠的總用電量中，水泵的用電量占到90%以上，可見水泵為水廠的主要能耗設備。要想降低水廠的能耗，首先要減少水泵的能耗。

1 水泵節能技術改造的方法和原理

根據水泵運行原理，水泵穩定的運行工況點是水泵特性曲線和管路特性曲線的交點，水泵特性曲線和管路特性曲線共同決定了水泵運行工況點，因此，改變水泵的運行工況點可以通過改變水泵特性曲線或管路特性曲線來實現[1]。

1.1 改變管路特性曲線

改變管路特性曲線可以通過調節閥門改變局部水力損失來實現。但通過閥門調節的方式只是將能量白白消耗于閥門上并不能實現節能的目的。

1.2 改變水泵特性曲線

改變水泵特性曲線通常通過變速調節或者變徑調節來實現的。

1.2.1 變速調節

變速調節即通過改變水泵轉速來改變水泵特性曲線，使水泵的出水壓力與管網實際所需一致，達到節能目的。

根據水泵相似定律，調節前后性能滿足如下關系:

式中:Q1—調節前流量；

H1—調節前揚程；

P1—調節前軸功率；

n1—調節前轉速；

Q2—調節后流量；

H2—調節后揚程；

P2—調節后軸功率；

n2—調節后轉速；

采用變速調節后，流量減小，水泵效率略有提高，壓力降低，而管路特性曲線并未改變，因而不存在能量消耗在管路上的情況。可見，變速調節是解決水泵性能與實際生產條件不相匹配這一問題的非常有效的方法。然而，變頻調速設備造價較高，投入較大，尤其在高壓電機方面，成本較高，未能廣泛運用于實際生產。而本型號水泵通過變速調節來提高水泵效率的空間較小，并不適合用于裝置生產實際。

1.2.2 變徑調節

變徑調節就是根據實際運行數據，對葉輪外徑進行適當切削，改變水泵性能特性，使水泵運行工況點移至高效區，從而達到節能目的。

根據水泵葉輪切削定律，在一定范圍內切削葉輪外徑，可以改變水泵性能。切削前后性能滿足如下關系:

式中:Q1—葉輪切削前流量；

H1—葉輪切削前揚程；

P1—葉輪切削前軸功率；

D1—葉輪切削前葉輪外徑；

Q2—葉輪切削后流量；

H2—葉輪切削后揚程；

P2—葉輪切削后軸功率；

D2—葉輪切削后葉輪外徑；

采用切削葉輪調節后，各參數變化如圖3所示

圖1 變徑調節水泵工況點

圖中:Q-H曲線——水泵特性曲線；

Q-H’曲線——切削葉輪后水泵特性曲線；

Q-η曲線——水泵效率曲線；

Q-η’曲線——切削葉輪后水泵效率曲線

Q-Hs曲線——管路特性曲線

從圖中可以看出，通過葉輪切削后，水泵工況點左移，流量減小，水泵效率提高，而管路特性曲線并未改變，因而不存在能量消耗在管路上的情況。可見，根據實際運行參數對水泵葉輪進行適當的切削也是一種非常有效的節能方法。同時，由于葉輪切削成本低，易與實施，因而廣泛運用于實際生產之中。

2 加壓泵節能降耗措施的實踐

凈水場設計處理量15萬噸/天，加壓泵采用3大1小的組合方式。但在實際運行中，最大處理量只有56000m3/天，單獨運行1臺小泵不滿足需要，單獨運行1臺大泵又有富裕。

正常運行時平均流量在2000m3/h左右，最大流量2330m3/h，通過充分的數據分析及理論計算，于2014年3月末，對1#加壓泵進行了葉輪切削，實現節能的目的。

切削前后水泵參數如下:

表1 切削前后1#加壓泵性能參數對比

切削后，單獨運行1#加壓泵即可滿足日常生產需要，同時節約了用電，切削前后凈水場用電量及電單耗如下:

表2 切削前后凈水場用電量及電單耗

切削后，當月用電量減少了75000kW.h，當月電單耗下降了16.3%，當月節約電費約4.95萬元，取得了明顯的經濟效益。

3 結語

通過對水泵葉輪進行合理的切削改造，使得水泵效率大大提高，進而降低能耗，具有顯著的經濟效益，是水場節能增效的重要舉措。

[1]姜乃昌.水泵及水泵站（第四版）.北京:中國建筑工業出版社，1998.