一種浴缸配套用泵高效節能技術探討

張世杰

摘 要：高效節能浴缸泵是標準1HP的通用電泵，一種新型高效節能浴缸配套用泵，滿足現階段能效相關法規要求；由電動機與水泵部分組成，電機包括前端、后端、轉子、定子、機座、接線盒等組成，水泵包括泵殼、泵殼、葉輪、葉輪口環、機械密封等組成。高效的浴缸泵由高效電動機配與高效率的水泵部分，針對實際最佳效率使用區域，調試出經濟環保節約成本及工藝可實現性的電泵，性能穩定同時節約成本，特別在最佳使用區域，效率提升2-5%，成本節約5%。

關鍵詞：浴缸泵；高效節能；電動機；水泵結構

一、技術背景

節能減排現已成中國經濟開展規劃大綱的首要內容，目前我國工業能耗約占總能耗的70%，加上非工業電機能耗，電機實際能耗約占總能耗的50%以上。這對整個社會資源產生了極大的浪費。電泵的動力源為電動機，電機的能耗占據至關重要的地位，我國電泵行業所面臨的國際社會的巨大競爭壓力和挑戰日益加劇。從國際和國內發展趨勢來看，推廣中國高效率電泵是非常有必要的，這也是產品發展的要求，使我國電泵產品跟上國際發展潮流，同時也有利于推進行業技術進步和產品出口的需要。

隨著人們生活水平的提高，高檔衛浴產品進入千家萬戶，按摩浴缸就是其中一種。按摩浴缸為達到水流沖擊按摩效果，配置多臺浴缸泵產生水流壓力，這是能耗的主要部件。所以開發高效節能浴缸泵是提高能源利用率的重要措施之一，減少我國工業能耗用量，符合我國發展的需要，也是非常必要的。

二、結構說明

高效節能浴缸泵是標準1HP的通用電泵，由電動機與水泵部分組成，電機包括1后端、2機座、3接線盒、4轉子、5定子、6前端等組成，水泵包括7泵殼、8機械密封、9葉輪、10葉輪口環、11泵蓋等組成。高效的浴缸泵由高效電動機配與高效率的水泵部分，針對實際最佳效率使用區域，調試出經濟環保節約成本及工藝可實現性的電泵。

三、高效電動機

1HP電泵一般設計63機座電動機，采用Φ90外圓直徑沖片鐵芯，在定子外徑不變的情況下，增加定子槽截面積會減少磁路面積，增加齒部磁密。合理設計切邊面積比例，成本與性能相結合，達到效率最大化最終目的。應用最佳繞線和絕緣尺寸、大導線截面積可增加定子的滿槽率。定子繞組端部損耗占繞組總損耗的1/4～1/2，控制繞組端部長度，可有效提高電動機效率。電動機轉子損耗主要與轉子電流和電阻有關，可增加轉子槽截面積，因為小電動機一般為鑄鋁轉子，想減小轉子繞組的電阻，鑄鋁的質量非常重要，特別是鑄鋁后鋁的致密性，不但影響電機效率，對電機起動性能影響也很大。鑄鋁前采用高溫除油處理，對鑄鋁致密性效果十分明顯，可在實際生產推廣應用。

為了達到足夠效率，適當增加鐵芯的長度以降低磁通密度，在有限的機座空間里，計算合理的鐵芯長度。同時減少鐵芯硅鋼片的厚度來減少感應電流的損失，如用冷軋硅鋼片代替熱軋硅鋼片可減小硅鋼片的厚度。去除定子疊片后的扣片，實現沖片自扣結構，通過對磁滯損耗測試對比找到最適合的冷軋硅鋼片；鐵芯硅鋼片絕緣涂層及熱處理等技術也是起決定因素，鐵芯硅鋼片加工后的剩余應力會嚴重影響電動機的損耗，硅鋼片加工時，裁剪方向、沖剪應力對鐵芯損耗的影響較大。

四、高效水泵結構

在認識到浴缸水力系統中電泵節能的重要性，并采取一定節能技術實踐后，水場的壓力和供水量等會逐漸與系統原設計參數發生偏離，有可能導致水泵的運行環境與設備不匹配，反而使水泵供電能耗增加。此時若要達到整體的節能效果，就需要對水力系統中偏離設計參數的葉輪進行適當的切削改造，以此保證系統流量和壓力處于水泵運行的最佳狀態范圍內，進而達到節能的預期效果。通常情況下，通過部分水泵葉輪切削改造，可以實現節能1O%～15%左右。需要注意的是，水泵葉輪切削改造技術應用的過程中，由于以較低效區工況點向高效區工況點轉移為直接目的，而水泵特性曲線和管路特性曲線是決定水泵運行工況的主要因素，所以在部分水泵葉輪切削改造技術實質上就是對兩種曲線進行改變的過程。

葉輪是水泵性能的主要決定因素之一，葉輪的性能好壞對整泵的效率影響很大，采用扭曲葉片處理，水流通過更順暢。模擬混流泵葉輪葉片，采用3D扭曲技術，針對1HP電泵設計5片葉片，達到效率最佳使用點。葉輪入口外圓泄漏是影響效率的重要因素，現大部分廠家都是追求葉輪入口外圓直徑與泵體配合間隙，認為間隙越小，效率越高。間隙小是可以提高效率，但實際生產中對裝配工藝的要求十分高，控制不好就會出現葉輪與泵體碰擦現象。而增加葉輪活動口環可以簡單解決這一問題，葉輪口活與葉輪間隙可以很小，能保持自由轉動即可，保證電泵高效能。電泵動行時，活動口環由于壓力作用是靜止在泵體上不動的，葉輪與活動口環保持相對轉動，不會出現碰擦現象。

浴缸泵進水口多也下進方式，方便電泵停止運行后排清泵體殘留水。由于葉輪是中心進水的，泵蓋下進水需提升至葉輪中心高度。實現的方式可以增加導流板差少水流提升過程損失，但導流板需增加成本，且裝配較困難，影響生產效率。新型泵蓋流道設計，無導流板設計，對水流提升能量損耗小，配合渦殼式流道泵體，但到高效節能要求。

五、結論

結構合理的泵體配置高效電動機，一種新型高效節能浴缸配套用泵，滿足現階段能效相關法規要求。性能穩定同時節約成本，特別在最佳使用區域，效率提升2-5%，成本節約5%，且整泵安裝尺寸不變。提高整體生產效益，產品推出市場，得到廣大客戶的認可。

參考文獻

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（作者單位：廣東凌霄泵業股份有限公司）