供水系統(tǒng)中的水泵節(jié)能技術(shù)研究

郭紅云　袁宵

摘 要：供水系統(tǒng)中的水泵節(jié)能技術(shù)是目前我國(guó)節(jié)能領(lǐng)域中較為成熟的一項(xiàng)技術(shù)，在節(jié)能減耗方面發(fā)揮了巨大的作用。基于此，本文分析了水泵節(jié)能技術(shù)的工作原理及其帶來(lái)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，希望能為我國(guó)水泵節(jié)能技術(shù)發(fā)展提供一些有益的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：供水系統(tǒng)；水泵節(jié)能技術(shù)；能耗

中圖分類號(hào)：TU991 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

運(yùn)用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)水泵節(jié)能改造，降低節(jié)流損失，減少用電消耗，確保生產(chǎn)安全，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、水泵噴涂技術(shù)

水泵噴涂技術(shù)即利用表面光滑、抗磨、粗糙度小的涂層材料在流體設(shè)備內(nèi)部形成光滑的表面，降低渦流產(chǎn)生的可能性，提高流體設(shè)備的工作效率。水泵能量損失主要有水力損失、容積損失、機(jī)械損失3種，只要減少這3種損失，就可以提高水泵的效率。在表面粗糙度等指標(biāo)上有明顯優(yōu)勢(shì)的材料對(duì)水泵有兩個(gè)方面的影響：一是減少水泵的水力損失。對(duì)水泵進(jìn)行噴涂后，能夠提高葉輪過(guò)流部分和泵體內(nèi)壁的光滑度，減少液體流過(guò)泵體時(shí)的沿程摩擦，同時(shí)可以降低流道產(chǎn)生渦流的幾率，有效減少?zèng)_擊損失；二是減少水泵的機(jī)械損失。因?yàn)椴牧系谋砻鏄O為光滑，噴涂以后能夠增加葉輪表面的光滑程度，有效減少液體與葉輪兩個(gè)蓋板表面的摩擦損失。

二、高效泵技術(shù)

高效泵技術(shù)即通過(guò)擴(kuò)大泵的高效區(qū)來(lái)提高泵效率，其主要依據(jù)的原理是“三元流動(dòng)理論”。根據(jù)該理論設(shè)計(jì)的葉片呈不規(guī)則的曲面形狀，這樣的葉輪葉片結(jié)構(gòu)能夠更好地適應(yīng)流體的真實(shí)流態(tài)，并且可以控制葉輪內(nèi)部流體質(zhì)點(diǎn)的速度分布。采用三元流動(dòng)理論進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以大大提高水泵運(yùn)行的效率。

利用高效泵技術(shù)對(duì)水泵進(jìn)行改造，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)設(shè)備改型的過(guò)程，其需要對(duì)原來(lái)的系統(tǒng)進(jìn)行全面診斷，確保改型后的設(shè)備能夠滿足用戶需要。高效泵技術(shù)節(jié)能潛力大，對(duì)用戶有針對(duì)性，但有改型失敗的風(fēng)險(xiǎn)。

三、變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)

根據(jù)水泵比例定律，當(dāng)水泵轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，揚(yáng)程H、流量Q、軸功率P與轉(zhuǎn)速n之間存在以下關(guān)系：

Q1/Q2=n1/n2

H1/H2=（n1/n2）2

P1/P2=（n1/n2）3

由上述公式可知，轉(zhuǎn)速和流量之間成正比，轉(zhuǎn)速的平方和揚(yáng)程之間成正比，轉(zhuǎn)速的立方和軸功率之間成正比，由此可以得出，當(dāng)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，功率增加量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于流量增加量，所以，只要降低水泵的轉(zhuǎn)速，就能減少單位供水量電耗。

又知，電機(jī)轉(zhuǎn)速與輸入頻率之間的關(guān)系式為：n=60f（1-s）/p；

其中f代表電源頻率，S代表滑差率，P代表極對(duì)數(shù)。由以上公式可知，只要均勻改變電源頻率f，就能平滑改變電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，軸功率也會(huì)變小，電動(dòng)機(jī)輸入功率就會(huì)變小，由此實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速節(jié)能作用。在水泵實(shí)際工作中，用水量不斷變化，為有效控制水量變化，一般通過(guò)調(diào)節(jié)泵出口閥門的方式將出口壓力控制在某一規(guī)定值上，因此會(huì)導(dǎo)致供水時(shí)出現(xiàn)欠壓、超壓等情況，而在水泵機(jī)組中引入變頻調(diào)速技術(shù)，就可以通過(guò)改變水泵轉(zhuǎn)速的方式，使其揚(yáng)程與流量更好地適應(yīng)管網(wǎng)用水量變化。

四、軸封改造節(jié)能技術(shù)

離心泵機(jī)械損失主要體現(xiàn)在水泵軸封摩擦損失上，利用傳統(tǒng)填料進(jìn)行密封時(shí)，如果填料壓蓋太緊，將顯著增大摩擦損失，有可能會(huì)出現(xiàn)填料發(fā)熱的情況，對(duì)水泵而言，假如填料壓蓋過(guò)緊，會(huì)增加啟動(dòng)負(fù)荷，甚至?xí)霈F(xiàn)無(wú)法啟動(dòng)的情況；相反，假如填料壓蓋太松，就會(huì)出現(xiàn)滴漏增加的情況，降低水泵的效率。而新型密封填料的出現(xiàn)很好地克服了上述缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)密封材料難以達(dá)到的密封效果。如某電廠兩機(jī)組用HT-300節(jié)能軸密封填料進(jìn)行改造，改造前后的能耗對(duì)比情況見(jiàn)表1。

由表1可知，在兩機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行模式下，采用HT-300節(jié)能軸密封填料的節(jié)電率約為0.38%。如果是單機(jī)運(yùn)行模式，節(jié)電率有望達(dá)到1%。總的來(lái)說(shuō)，對(duì)于水泵軸封改造的節(jié)能效果還需要進(jìn)一步的試驗(yàn)研究，從目前各地實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，其節(jié)電效果可達(dá)到1%～3%。

五、葉輪改造節(jié)能技術(shù)

傳統(tǒng)的臥式離心泵大多使用鑄鐵葉輪，因鑄造工藝有限，葉輪的表面非常粗糙，阻力很大；同時(shí)在使用過(guò)程中，鑄鐵器件容易受到銹蝕和氣蝕影響，會(huì)對(duì)水泵的性能造成很大影響。而不銹鋼葉輪的表面非常光滑，同時(shí)水阻較小，耐沖刷，質(zhì)量分布均勻，與Belzonal341材料非常相似，能夠有效減小水泵的機(jī)械損失和水力損失，并且不銹鋼材料具有較強(qiáng)的防銹、防腐性能，使用不銹鋼葉輪可有效提升水泵效率，減小振動(dòng)，使水泵的性能更加可靠穩(wěn)定。某電廠將機(jī)組鑄鐵葉輪更換為不銹鋼葉輪后，節(jié)電率達(dá)到了6.40%，節(jié)能效果非常顯著，見(jiàn)表2。

結(jié)語(yǔ)

我國(guó)是一個(gè)資源總量多，但人均資源少的能源消耗大國(guó)，因此加強(qiáng)水泵節(jié)能技術(shù)研究在當(dāng)前國(guó)情下具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。但水泵節(jié)能是一項(xiàng)長(zhǎng)期性、復(fù)雜性的工程，需要我們?cè)趯?shí)踐中不斷探索新技術(shù)，逐步進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，以不斷提升水泵節(jié)能效果。

參考文獻(xiàn)

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