超滑金屬涂層在電廠循環(huán)水泵的應(yīng)用

劉賀飛（中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司節(jié)能技術(shù)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)中心）

超滑金屬涂層在電廠循環(huán)水泵的應(yīng)用

劉賀飛（中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司節(jié)能技術(shù)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)中心）

循環(huán)水系統(tǒng)耗能較高，能量損失較大，節(jié)能降耗十分重要。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)造成循環(huán)水系統(tǒng)能量損失因素很多，其中水垢和銹垢影響較大。為了減少能耗、提高效率，采取許多措施防止和去除水垢以及銹垢來(lái)減少能量損失，許多方法均有一定的節(jié)能效果。通過(guò)對(duì)造成泵能量損失的因素分析和超滑金屬涂層性能的應(yīng)用分析，研究利用涂膜技術(shù)對(duì)循環(huán)水泵進(jìn)行節(jié)能改造，提高了水泵的泵機(jī)組效率。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、結(jié)果分析和應(yīng)用，證明方法是可行的，可以提高節(jié)電率。

循環(huán)水系統(tǒng)；貝爾佐納高分子超滑涂層；泵效；節(jié)能降耗

循環(huán)水系統(tǒng)是電廠運(yùn)行過(guò)程中非常重要構(gòu)成，對(duì)電廠的正常運(yùn)行起到關(guān)鍵作用。循環(huán)水泵作為循環(huán)水系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，通常選用大功率離心泵。在其長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行過(guò)程中，由于水質(zhì)等原因會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象，結(jié)垢會(huì)導(dǎo)致泵的工況日益惡化，最后不得不停泵除垢[1]。同時(shí)，由于循環(huán)水中阻垢劑等物質(zhì)的加入，對(duì)泵內(nèi)壁及葉輪會(huì)產(chǎn)生一定的腐蝕作用，產(chǎn)生銹垢，因而增加了水的流動(dòng)阻力，降低了泵效，影響企業(yè)生產(chǎn)的正常運(yùn)行。因此，應(yīng)用新方法降低泵內(nèi)流體阻力，對(duì)提高循環(huán)水泵的效率及正常生產(chǎn)運(yùn)行具有十分重要的意義。

1 循環(huán)泵能量損失分析

泵在工業(yè)中應(yīng)用十分普遍，具有種類(lèi)多、數(shù)量大的特點(diǎn)。我國(guó)發(fā)電量的五分之一用于泵的消耗。根據(jù)相關(guān)調(diào)查資料顯示，我國(guó)生產(chǎn)的泵較國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的效率低，相差5%～10%左右。在我國(guó)泵的節(jié)能潛力巨大，如何采取節(jié)能措施，提高泵效，降低消耗，一直都是人們關(guān)注的問(wèn)題。針對(duì)這一問(wèn)題，采用美國(guó)貝爾佐納公司生產(chǎn)的“1341”增效涂層材料用于循環(huán)水泵涂膜。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用涂膜進(jìn)行前后對(duì)比監(jiān)測(cè)，分析評(píng)價(jià)應(yīng)用涂層的節(jié)能效果。

電動(dòng)機(jī)輸出到離心泵的功率大部分轉(zhuǎn)變?yōu)楸玫牧髁考皳P(yáng)程，即有效功率，另一部分被泵本身消耗掉，轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃俊ｋx心泵在應(yīng)用過(guò)程中，不可避免地會(huì)產(chǎn)生能量損失，離心泵能量損失越小，則其效率就越高。離心泵的能量可以用泵效率曲線來(lái)描述，它隨泵的流量變化而變化。離心泵的能量損失主要有容積損失、水力損失和機(jī)械損失三部分，對(duì)泵影響較大的是水力損失和機(jī)械損失[2]。

1）水力損失。主要是指循環(huán)水在泵內(nèi)流經(jīng)葉輪、導(dǎo)葉等水力部件所產(chǎn)生的阻力損失、沖擊損失、漩渦損失、摩擦損失及其他能量損失的總和，其中主要損失是阻力損失和沖擊損失[3]。流動(dòng)中液體，其紊流與層流處于交叉狀態(tài)，液體與管道內(nèi)表面的摩擦隨著流道變化的增大而增大，同時(shí)，管道內(nèi)表面粗糙也會(huì)增大摩擦。液體與葉片或者流道發(fā)生沖擊時(shí)產(chǎn)生的損失是沖擊損失，與結(jié)構(gòu)角度差異有關(guān)[4]。

2）容積損失。泵內(nèi)液體的泄漏以及流動(dòng)產(chǎn)生的損失稱(chēng)為容積損失，設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，泄漏量一般視為定量。通過(guò)增強(qiáng)設(shè)備密封性、減少漏失量等措施可以減少容積損失。

3）機(jī)械損失。是指葉輪蓋板兩側(cè)面與液體之間的摩擦損失（也叫圓盤(pán)損失），以及泵軸在密封環(huán)裝置、軸承等機(jī)件間旋轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦損失，圓盤(pán)損失是主要損失[5]。

2 超滑金屬涂層工藝原理

泵效與泵的本身特性有關(guān)，也與泵的使用情況有關(guān)。泵涂膜技術(shù)是通過(guò)在離心泵葉輪等部位涂上一層涂料，提高泵內(nèi)流道的光滑度，減小泵的水力損失，從而提高泵效[6]。現(xiàn)在市場(chǎng)上的超滑金屬涂層材料都是屬于以高性能減摩材料為骨材的聚合合金復(fù)合材料，有著較低的摩擦系數(shù)，設(shè)備涂裝涂層材料后，能夠有效提高表面光潔度，且結(jié)合力強(qiáng)，并對(duì)設(shè)備有防腐蝕作用。

美國(guó)貝爾佐納公司是工業(yè)防護(hù)涂層和修復(fù)材料的領(lǐng)軍人，其生產(chǎn)的“1341”增效涂層材料是由基本原料和加固原料兩種組分組成的高分子抗磨材料，具有耐高溫、耐老化、耐腐蝕、摩擦系數(shù)小、不導(dǎo)電等特性。涂抹后，泵內(nèi)可達(dá)到很高的光潔度，減小機(jī)械損失，防止結(jié)垢；同時(shí)可以減小液體的分界層和內(nèi)部渦流，增加流量，減小水力損失。

涂膜前要按有關(guān)工藝做好準(zhǔn)備，準(zhǔn)備工藝如下：

◇對(duì)水垢、鐵銹等進(jìn)行清除；

◇進(jìn)行噴砂處理，使葉輪等表面粗糙度達(dá)到相關(guān)要求；

◇對(duì)之前清理過(guò)的表面進(jìn)行去脂；

◇需要施涂2層，且要均勻，2層涂層施涂間隔不得低于4 h；

◇對(duì)涂層的連續(xù)性、完整性進(jìn)行檢查，確保需要涂抹的表層均被涂料覆蓋；

◇自然固化即可，固化時(shí)間為2～3 d。

3 節(jié)能效果檢測(cè)及分析

為了考察美國(guó)貝爾佐納公司生產(chǎn)的“1341”增效涂層材料的節(jié)能效果，選取某電廠1#機(jī)1#循環(huán)水泵應(yīng)用Belzona1341超滑涂層技術(shù)，進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)對(duì)循環(huán)水泵在正常運(yùn)行工況下，應(yīng)用超滑涂層技術(shù)前、后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，其結(jié)果如下：有功節(jié)電率3.37%，無(wú)功節(jié)電率28.32%，綜合節(jié)電率3.92%。由表1可知，應(yīng)用超滑涂層技術(shù)后，節(jié)能效果十分明顯。

表1 泵涂膜對(duì)比測(cè)算數(shù)據(jù)

4 結(jié)束語(yǔ)

超滑金屬涂層技術(shù)有效提高離心泵效率，也取得比較明顯的節(jié)能效果，且在抗汽蝕、腐蝕方面的作用突出；同時(shí)具有施工簡(jiǎn)單、對(duì)使用環(huán)境要求不高的特點(diǎn)，能夠提高離心泵的使用壽命，可在其他應(yīng)用離心泵較多的系統(tǒng)如油田注水系統(tǒng)等推廣應(yīng)用。

[1]于金梅.注水泵涂膜技術(shù)應(yīng)用與分析[J].價(jià)值工程，2011（9）：29.

[2]王玉彬.基于高壓變頻器的火電廠凝結(jié)水泵一拖二變頻調(diào)速改造[J].工況自動(dòng)化，2006（3）：88-89．

[3]姚立奎.油田離心泵能量損失分析及對(duì)策[J].中國(guó)設(shè)備工程，2009（3）：35-36.

[4]查森.葉片泵原理及水利設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988：10-15．

[5]龐海宏.注水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的探討[J].中外能源，2009，14（8）：100-102.

[6]王賓.水泵節(jié)能技術(shù)之葉輪涂層實(shí)例[J].江西化工，2014（1）：288-289.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.04.011

2017-02-13

（編輯 王艷）

劉賀飛，工程師，2004年畢業(yè)于哈爾濱理工大學(xué)（自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)），從事節(jié)能測(cè)試、評(píng)價(jià)方面的工作和研究，E-mail：dq_liuhf@cnpc.com.cn，地址：黑龍江省大慶市技術(shù)監(jiān)督中心節(jié)能技術(shù)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)中心，163000。