水泵系统节能途径及方法浅析

1、水泵系统节能途径及方法浅析  摘 要：概述水泵节能现状和存在的潜力，并对水泵系统的节能途径和方法进行了仔细的探讨前言：水泵作为我国工业领域最主要的耗能设备之一，用量大，涉及面广，被广泛应用于矿山、农田排灌、石油化工、建筑、城市给排水、火力发电、冶金及船舶工业等国民经济各领域，其耗电量约占全国总发电量的20%左右。因此，研究探讨水泵的节能途径与措施，提高水泵的效率及其运行效率，延长水泵的运行寿命，降低能耗，对我国的节能工作具有重要意义。   1 水泵节能现状   1.1 及与国外同类泵比

2、较发现：国产水泵的效率多数比发达国家产品低5%10%，而水泵的实际使用效率普遍比发达国家低10%30%。由此可见，我国目前的水泵运行效率总体偏低，能耗浪费严重，其运行效率还有较大的提升空间。但目前我国对水泵的节能问题认识不足，重视不够，在高效节能工作的具体执行过程中还存在许多不利因素。   1.2 目前国内水泵设计单位单纯强调保证可靠性、降低技术风险，企业技术投入不足等原因，也造成水泵设计单位的技术人员创新意识不强、积极性不高、动力不足，这样在根源上便很难提高产品的技术含量，节能工作也就无从谈起。   1.3 水泵

3、制造单位注重追求企业的经济效益，现阶段我国对节能泵产品的生产还没有太多优惠政策，而且高效节能泵产品价格偏高，在使用单位缺乏市场，因此水泵制造单位对节能工作的积极性不高。近几年曾多次出现这样的现象，即国家多次明令禁止生产的泵产品，厂家仍在私下制造，并拥有较大的市场。   1.4 水泵使用单位在采购泵产品的过程中，并不关心水泵的节能技术指标，而只是关心产品能否满足使用要求，价格是否低廉。为了保险起见，使用单位往往选用流量和扬程裕量过大的水泵，结果是使其不能在高效区运转，水泵的实际运行效率远远低于水泵的最高效率，造成大马拉小车的现象。此外，水泵在使用过程中，由

4、于缺乏健全的管理制度和科学的检查规程，操作养护不当，或长期使用的零部件不能及时修理、更换等，便容易发生故障，造成大量的能源浪费。   1.5 传统的节能概念主要是提高水泵的效率指标，实际上这样的节能概念是狭义的、不准确的。广义的节能内容不仅仅是一个效率指标，还包括水泵性能的持久性，提高水泵的大修期、维修比和寿命，水泵的节材，提高水泵的系统效率，减少水泵对环境的污染等。另外，水泵的使用条件比较复杂，需要水泵具备各种性能，例如：水泵的水力性能技术指标、水泵的材料、水泵的密封性能、水泵的可靠性、水泵的总体结构、水泵的耐高温性能等等。其中有些性能又是不便于试验室

5、检测的，即使能够检测，费用也特别昂贵，而这些性能又与水泵系统节能有着重要联系，因此这种复杂性严重影响着节能工作的进一步发展。   2 水泵系统的能耗分析   影响水泵系统耗电量的因素主要有流量、扬程、运行时间与系统各环节的效率。因此，在满足生产要求的前提下，采取有效措施降低流量和扬程，提高各环节的效率，缩短水泵的运行时间，就能减少水泵及其系统的耗电量，这即是水泵及其系统节能的基本途径。   3 水泵的节能途径   3.1提高水泵运行效率 

6、0; 水泵内损失包括三种，即机械损失、容积损失和水力损失。其中机械损失又分为：轴承摩擦损失、轴封装置摩擦损失及叶轮圆盘摩擦损失。如图2-1所示。在水泵运行保养和维修过程中，可从减少这些损失入手，提高水泵效率。        图21 泵内损失图   3.1.1提高水泵的机械效率   (1降低轴承摩擦损失   轴承内的摩擦损失与负荷大小、旋转速度、轴承型式、润滑和冷却方式诸多因素有关。即使同一型号，相同负荷的轴承，安装质

7、量不同，运行维护不同，其功率损失也不尽相同，因此，在实际运行中，严格把好质量验收关，按技术规程监视好轴承的润滑和冷却指标，对不合格的润滑油及时更换，这样，可减少轴承摩擦损失。   (2降低轴封装置摩擦损失   要大力推广使用无填料密封轴封装置，这种装置摩擦损失较小，维护量小。近几年此项技术日趋完善，在各厂矿得到广泛了使用。对于由于输送介质不同还在使用的填料密封轴封装置，由于填料密封的功率损失与轴承的旋转速度、填料压盖的内径、填料的长度、厚度有关，在实际运行中，要着手降低填料密封损失。因此要正确加装盘根，严格控制盘根压盖松紧，降低轴与盘

8、根表面的摩擦系数，降低轴封摩擦损失，加强维护管理，对已损坏的填料应及时更换，保证填料密闭良好的工作状态。   (3降低轮盘摩擦损失   轮盘摩擦损失是指叶轮在充满水的泵体内旋转时，叶轮外表与水的摩擦损失。轮盘损失与叶轮直径、水泵的转速、阻力系数等有关。在实际中，保持叶轮盖板、泵体内壁光滑，对降低轮盘损失，提高水泵效率有十分明显的效果。因此对泵体内壁、叶轮盖板上的垢体及时清除，对因气蚀、磨损等原因造成的泵壳内壁破坏及时修复、更换。   3.1.2 提高水泵的容积效率  

9、0;由于水泵构造的需要，泵体内部有许多间隙，如密封环与泵体的间隙，填料装置中水封环处的间隙以及用于平衡轴向力的平衡孔(双吸泵无平衡孔。当间隙两侧的压力不等时，水就从高压区流向低压区，过流部分的液体尽管在叶轮上获得了能量，但并未被利用，或者只是在泵内循环流动，或者流出泵体之外。这部分液体所获得的能量被间隙阻力或形成泵内循环所消耗，要想降低此能量损失应对间歇过大的密封环及时更换，调节好填料装置中水封环处的间隙。   3.1.3提高水泵的水力效率   水泵的水力损失是由其过流部件上的摩擦阻力损失、局部水力损失、叶轮内的水力损失组成。粗糙的过

10、流壁面会使水力损失和机械损失增加，效率降低。有关试验表明：铸铁泵体内壁的粗糙面涂漆后，水泵效率比未涂漆时的效率提高2%-4%;取水浮船曾经尝试过在泵体内涂抹环氧树脂，保持泵体内壁有良好的水力条件。叶轮盖板和泵体内壁过流部分的粗糙面用砂轮磨光后，水泵效率可提高2%-4%;对叶轮叶片打磨后，水泵效率可提高5%-6%。这种费工少、收效大的工作是值得提倡的。在水泵运行管理、维护中，对于因气蚀或泥沙摩擦使叶轮和泵壳变形的情况，应及时修补或更换。   3.2 水泵系统节能   传统节能工作比较重视水泵产品自身的效率指标，忽视对系统节能技

11、术的研究，然而这方面的节能潜力是非常大的。通过技术革新和技术改造工作，可将系统效率提高20%-30%。因此，应开展系统工程设计，从节能角度使系统各组成环节的匹配最佳，如对水泵、电机及其连接方式，管网相关附件等，使其最大限度地达到合理、可靠，寿命长，节能高效等，这对于关键泵或大型成套装置尤为重要。   3.3 水泵运行节能   节能的水泵系统是实现运行节能不可缺少的必要条件，但不能说建立了水泵节能系统就能实现水泵的运行节能。这是因为水泵在实际工作中，由于工艺流程的变化或者其本身作为调节工艺参数而设置，水泵要适时进行调节。对于经

12、常改变工艺的水泵系统，在调节中要注意能量回收或减少能量消耗，尽量不用节流调节方式，应采用变角、车削、变速调节或串并联的方法加以解决，使水泵和电机仍在高效工况下工作。变角调节就是调整水泵叶轮的角度。水泵的叶片调节方式有全调节和半调节两种。在确定叶片安装角时，应在满足工艺所需的扬程下，使水泵能在高效区工作。车削调节就是利用车削叶轮直径来改变水泵性能的方法。水泵车削叶轮前后的流量、扬程、轴功率与车削前后的叶轮直径、直径平方，直径三次方成正比。车削叶轮是一种简便、经济的节能措施，但车削调节在实际使用中不可无限制地对叶轮进行调节，只能在 其许可范围内进行。变速调节就是通过改变水泵转速来改变水泵

13、性能的方法，它在水泵内不产生任何附加损失功率。其方式为皮带传动调速、齿轮变速箱调速、变频调速、液力耦合器调速、柴油机与电动机调速等。但目前技术最新的是变频调速。变频调速具有效率高，机械特性强，调速范围宽，无级调速等优点，是变工况运行水泵理想的调速方式，但投资较高，因此在我国没有得到广泛使用。对于那些处在恒定工况或基本不变工况运行的水泵，只要选择了合理的水泵系统，即可实现水泵的运行节能。同时，在水泵系统运行过程中还必须严格管理，加强对水泵系统的维护和监控，使水泵系统在寿命周期内一直处于最佳运行状态，以收到良好的节能效益。   4 水泵的节能前景   4.1 随着计算机技术的发展和普及应用，一些新的设计方法和设计思路得到了较快发展，许多基于计算机软件基础开发的水泵设计软件正在日益完善和成熟，水泵内部流场分析、水泵内部结构强度分析等新技术得到了很好的发展，一些先进的铸造、加工和装配工艺也在水泵行业得到较好的应用，如五轴联动数控加工技术等。这些新技术、新工艺的应用大大提高了水泵的效率，对节能工作的开展非常有利