污水處理廠泵類設備能耗問題的研究

朱玉明

摘 要：對于污水處理廠來說，泵類設備是其重要組成的部分，其能耗占到全廠能耗的大部分。當前國家正在提倡綠色發展，可持續發展和節能減排，因此，本文通過對污水處理廠泵類設備的能耗問題進行研究，提出一些可行性的節能降耗措施。

關鍵詞：污水處理廠;泵類設備;節能降耗;運行效率

分析污水處理廠的能耗構成可以得知，整個污水處理廠的能源消耗中，泵類設備的電力耗用量一般又占到60%以上，所以，如果想降低污水處理廠的能耗費用，重點就是要降低泵類設備的能耗，有針對性地采取一些節能降耗措施。

1 泵的運行過程和原理

泵是用來輸送流體或提高流體壓力的裝置，其主要作用是輸送水溶液、酸/堿溶液、懸乳/乳化液以及流動的金屬液體等。泵的葉輪位于泵殼里面，并且與泵軸緊密連接，而泵軸又與電機相連，電機啟動運轉帶動軸運行。開啟泵之后，電機帶動泵業輪高速運轉，葉片之間的液體也跟隨著轉動。由于F離心力的作用，流體被從葉輪中央沿葉輪切線方向拋向四周進入蝸形泵殼，同時獲得轉化的能量。在泵的蝸殼內，由于蝸殼流道逐步增大使得流經殼中的液體流速下降，此時流體動能的一部分轉變成靜壓能，最終以較高的壓力進入外排管道，到達使用部門。流體經過蝸殼中心流向外緣時，在它的中央造成了局部的真空，這樣由于儲液罐液體上方的壓力比泵入口處的壓力大，液體便被連續不斷地泵進葉輪中，由此可見，只要葉輪不停地運轉，泵就持續地將液體泵入和排出。

2 泵類設備效率降低、能耗增加的原因

2.1 在設計與選擇泵組時預留的安全量過大造成能耗增加

如果泵的流量持續過大會引起電機過載發熱甚至燒壞，通常采取大幅度地關閉泵組閥門來解決，這也就導致了大量的能耗浪費在閥門上。

2.2 泵的安裝不到位造成能耗增加

例如基礎沒找平，導致運行產生振動，增加磨損和能耗;當多臺泵串/并聯形成比較復雜的泵組結構時，如果配置不合理就會造成能耗增加;如果管路結構設計和安裝不合理，系統回路的液體壓力不平衡，常常會導致異常現場——局部阻力偏高，增加揚程能耗。

2.3 泵的葉輪的各種腐蝕導致的能耗增加

其主要影響因素有：被輸送液體的pH影響，溫度的影響和鹽濃度的影響等。這些腐蝕降低了水泵的運行效率，增加了其單位時間的能耗，同時因腐蝕引起的檢修次數增加，造成大量的資金、人員和物資浪費。

2.4 沒有及時維修保養造成能耗增加

如整個泵網結構旁通較多，局部滲漏，都會增加無用流量，從而增加泵的電能消耗。

3 泵類設備的節能降耗措施

（1）在整個污水處理廠的工藝設計上要科學實用，杜絕選用的水泵偏大，引起水泵處于“大流量、低效率、高能耗”的運行狀態，即“大馬拉小車”的現象。這種情況使泵嚴重偏離了泵的工作曲線，增加泵網的能耗，還引起噪聲大、振動強烈等不良后果。

（2）泵類設備的選型要科學合理，通常要注意以下幾點：①根據污水處理的工藝、泵送高度管道走向、工況條件等選擇直立式、平臥式或其它類型。②根據泵送液體的物化性質，選擇使用熱水泵、常溫泵、油泵等。對于使用工況特殊，有防爆要求的，選用配置防爆電機的水泵。③在泵的類型確定后，就可以依據泵的最大流量和揚程來確定具體型號。如果最大流量未知，一般按照正常流量放大1.1倍作為代替值，然后在此基礎上放大5%～10%的余量，然后據此推算出揚程，最后在特性曲線或者型譜圖上確定具體型號。④在確定型號后，要依據泵送液體的理化性質，再查閱相關的產品目錄或使用手冊，確定泵的運轉是否處于最佳工作區。

（3）要選擇成立時間較長，品牌認可度較高，售后服務較好的供應商。例如，如果離心泵的泵殼和葉輪表面處理良好，光滑流暢，這樣可大大地減少其表面阻力，提高泵的流速和運行效率。

（4）確保水泵的安裝質量，要依據圖紙和說明書做到規范安裝。污水處理廠的機泵通常是全天連續工作，如果沒有嚴格按照圖紙和說明書安裝操作，很容易使泵在運行時產生較強烈的振動，造成泵的損傷和能耗加快。

（5）合理采用變頻控制，有效降低能耗。由于水泵的轉速與流量是呈正相關關系，通過對水泵的轉速和流量實施變速調節，使機泵的運行更加智能和科學，從而達到節能降耗的目的[1]。

（6）科學調度合理搭配，發現泵組的最佳區域，優化泵組運行。例如在調節壓力和水量時選用較低效率的泵，而主機泵則選用流量大揚程小運行效率高的泵。

（7）落實維修保養制度。泵是用兩個齒輪互相咬合轉動來工作，工作時被動齒輪跟著主動齒輪轉動，通過相互嚙合的齒輪把流體擠出，然后流體經泵外排口排出泵外。所以一般采取以下方法保養：①經常添加潤滑油，使軸承處于潤滑狀態，減少磨損。②當密封圈之間的距離大于規定的距離時會使機泵的運行效率顯著下降，所以維修保養時要關注。③電機外殼的絕緣性能：對于存放地點潮濕或者長期未用的泵，使用前要對繞組干燥處理。④做好例行的巡檢維修，主要有內部接頭，開關閉合，電阻絕緣效果，電刷和換向器之間的連接等[3]。

（8）應用新技術新材料，提高泵的運行效率，降低能耗。泵在輸送介質時，泵的能耗主要用來克服介質表面的摩擦力和其產生的渦流阻力，這些阻力主要來自流道內介質和流道，以及和泵葉片之間的摩擦作用，同時還有介質自身的粘度。所以在流道和葉輪表面加上一層化學涂層，使其接觸面光滑，減少摩擦產生的能耗損失，同時，由于高分子涂層封閉性能好，能隔絕空氣、水等介質，減少了銹蝕和電化學腐蝕。另外，這種化學涂層結構致密，強度大，具有良好的抗磨和緩沖作用。

4 結論

對污水處理廠泵類設備的能耗問題研究，探討一些節能降耗的措施，可以有效地降低污水處理廠的運營費用，有著重要的現實意義。

參考文獻：

[1]姚福來，等.水泵變頻調速的節電量計算及系統設計[M].北京：科學出版社，1998.

[2]葉澤文，黎天標.水泵節能技術探討及實例分析[J].廣東化工，2015（13）.

[3]王杰，張生安，燕增偉.化工裝備技術，2011-02-10.