電廠離心式水泵節能改造技術探析及應用實例

陳月玲

摘 要：在自備電廠中，離心式水泵是一個重要大型設備，也是高耗能設備，通過電動機帶動葉輪的旋轉，將管道水輸送至凝汽器，在季節、水溫、機組負荷變化下，循環水泵出力也會發生變化。基于此，本文主要分析了電廠離心式水泵節能改造技術探析及應用實例。

關鍵詞：離心式水泵;節能;葉輪;車削;變頻

中圖分類號：TH311 文獻標志碼：A

引言

作為工業和農業等產業生產中使用頻率最高的水泵類型，離心式水泵是整個機組順利運作的核心和關鍵所在，同時也是這部分產業日常生產作業所需的重要工具。因此，相關工作人員就要充分重視離心水泵的故障維修和日常維護工作，定期對離心水泵的各結構與部件進行有效的檢修與維護，與此同時，需要重視離心式水泵節能改造，改造后的節能水泵在滿足生產運行的前提下，大幅提高了設備的工作效率，降低了電耗，為企業節能減排、挖潛增效做出巨大貢獻，經濟效益顯著。

1離心水泵工作原理概述

離心水泵的主要工作原理是對其內部水資源進行離心運動處理，以抽水機的形式來進行水資源的運輸與傳送，其運作的第一步是將離心水泵內部灌滿水，利用水泵內部的旋轉葉輪來帶動所需運輸的水進行高速的旋轉，使離心水泵的內部運輸環境產生達標的機械離心力，從而將所需運輸的水資源向出口甩出，同時在水資源入口轉軸附近同步形成一個低壓區域，引導外界的蓄水資源進入到離心水泵內，以此來達到循環往復的抽水與輸水效果。在離心水泵的工作結構中，電機和葉輪是其正常與順利運作的關鍵性因素，直接關系到了離心水泵作業的安全性與實際效率，因此，相關工作人員在日常排查離心水泵故障的過程中，就要重點關注這兩個部位的性能和損耗，切實保障離心水泵的基礎動力支撐和整體穩定運行。除此之外，相關工作人員在定期檢查的過程中還要觀察和檢測離心水泵的鋼結構是否能夠承受水泵運作所帶來的水壓和內部沖擊，可以采用相應的機械檢測設備來測試離心水泵各部件和整體結構的剛度與強度，以此來保證離心水泵內部各結構和部件的運作性能[1]。

2節能改造技術選擇

常用的降低離心式水泵出力性能的方法如下。a.調節水泵出口隔離門的開度，這種調節方法簡單，但隔離門在部分開度情況下，節流損失較大，節能效果差。b.加裝電機變頻器或永磁調速的技術，通過調節電機轉速來達到水泵出力的調節。但該技術經濟投資大、技術復雜、維護成本高。一般變頻器和永磁調速器的費用高達幾十萬元甚至上百萬元，再加上后續的維護檢修成本，投資更大c.車削葉輪外徑。利用離心式水泵葉輪在最大允許車削量范圍內，相應工況點效率基本不變的特性，適量切削葉輪外徑，降低泵軸、電機功率消耗及出口揚程、流量等技術參數。由于冷卻水泵揚程、流量富余量較大，經調研論證可通過加工車削水泵葉輪的方式，降低水泵揚程和出力，來達到節能、降噪、安全運行的效果[2]。

3電廠離心式水泵節能改造應用

3.1選用優質材料

選用適合的材料是保證水泵產品質量的基礎。作為液體輸送工具，水泵及其管道設計必須慎重考慮選材問題，絕不能馬虎大意。水泵產品在日常生產生活中被頻繁的使用，需要經受液體無數次的沖刷，選材好壞關系到使用壽命的長短，水泵運行過程中必須確保自身封閉性良好，不會出現液體泄漏問題。同時，要具有較強的抗腐蝕能力，并足夠安全環保，不會為人體健康和自然環境造成危害。以水泵管道材料為例，水泵管道材料選擇首先要考慮封閉性是否良好。管道需要靠管內外壓力形成液體流通，只有滿足封閉性要求才能確保暢通流動。在此基礎上，還需要考慮管道材料的耐腐蝕性，是否能經受液體經年累月的沖刷。如果選用橡膠材料，雖然短期內具有較好的抗腐蝕性表現，但長期使用會出現被液體腐蝕爛掉的問題，不僅影響水泵的正常運轉，還可能導致環境安全問題。因此，水泵設計制造需要借鑒國內外先進的材料技術，研發出更好的水泵制造材料，提升水泵產品的質量穩定性[3]。

3.2應用變頻調速改造方式

水泵是供水行業主要設備，水泵工頻恒速運行時，通常是通過控制水泵出水閥開度調節流量，但頻繁調節閥門會引起大量的節流損失，增加能耗降低效率。為了節能降耗，提出通過調頻調速的方式，實現水泵水量調節。變頻器主要以“交—直—交”方式工作，通過整流逆變輸出可控制的電壓和頻率，并傳輸給電機。變頻調速改造的原理為借助裝置作用來變換輸入交流電，變換后，交流電的幅值、頻率都會發生變化，在輸入交流電動機后，即可完成變速。利用變頻器，可以改變電機轉速、電源頻率。應用變頻調速改造法，可以完成平順無級調速，精度和分辨率都非常理想，同時，其調速效率較高，涉及范圍廣，能夠有效減小輸電線路、變壓器容量，將其應用在循環水泵中，可以減小線路能量損耗。在具體改造上，可以利用了智能控制設備，包括新增變頻調速設備、傳感器、PLC等，實現了監控、調節、輸出的智能化，實現按需高效供水，有效降低了系統能耗[4]。

3.3加強水泵設計優化

水泵設計過程中，需要對設計成果進行試驗，認真考核設計方案的科學性和可行性，確保設計方案達到最佳的效果。以葉輪設計為例，葉輪是水泵的心臟，葉輪設計對水泵產品質量具有關鍵性的影響，高質量的葉輪是水泵連續穩定運行的基礎。如果水泵葉輪存在設計缺陷或質量問題，必然導致水泵的運行穩定性大受影響。因此，做好水泵葉輪的設計優化至關重要。在葉輪優化方面，設計人員需要積極學習國外的成熟經驗，引進先進的技術手段，應用科學的理念和技術武裝頭腦，才能切實提升水泵葉輪的設計水平[5]。在設計過程中，應利用計算機建立葉輪模型，對葉輪模型中使用的新技術進行精準預測試驗，預判葉輪應用新技術的成果。結合試驗結果對葉輪模型進行不斷的改進和優化，確保葉輪靈敏度、置信度等指標達到設計要求。

3.4實現水泵節能循環控制

基于PLC技術的應用，在進行水泵循環設計過程中，應按照信號濾波的表述方式，將平流電轉變為交流電，并記錄每次數據發生變化的行為，通過控制信號電壓值，實現對終端電壓數據與信號的有效控制。并以獲取的數據為依據，進行水泵在不同運行狀態下能耗的分析[6]。假定輸出的數據值較之前低，則可保留數據，倘若輸出的數據值較之前高，則保留兩組數據中數值較低的一組。通過調控數據，實現在不同滿載狀態下，對數據的控制，從而實現在終端對信息頻率的有效控制。

結束語

由于離心水泵的運行環境具有較強的特殊性，其內部結構中含有大量的導電性物質，極易出現水壓不穩和軸承溫度過高等影響作業穩定與安全的問題。這就要求相關工作人員全面排查離心式水泵運作過程中的常見問題，全面整合離心式水泵的日常維護經驗與效果規律，同時，需要重視節能改造技術，以此來全面保障離心水泵檢修與維護工作的有效性，為離心水泵的使用與運作打好基礎和保障。

參考文獻：

[1]李忠陽.離心式水泵常見問題及故障維修的實踐思考[J].中國新技術新產品，2019（22）：57-58.

[2]初彥廷.兩端支撐軸向剖分式多級離心水泵常見故障及維修[J].裝備維修技術，2020（2）：107.

[3]張震華，姜蘇蘇.淺談離心式水泵工作原理及常見故障原因[J].南方農機，2014（4）：30-31.

[4]徐神海，劉莉，馬利娟.水泵設計制造水平提升方法探討[J].科技經濟導刊，2019，27（1）：5.

[5]繆立彬，馬麗雅.石油化工離心泵的故障分析及維護研究[J].中國石油和化工標準與質量，2014，（14）：239.

[6]張豐亮，寧滿帥，于波.石油化工離心泵的故障及維護技術研究[J].裝備維修技術，2019，（4）：84+192.