淺談泵節能技術的改進措施

趙 陽

（陜西煤化能源有限公司 陜西 咸陽 712000）

0 概述

能源是發展國民經濟、改善人類生活水平的重要物質基礎。節能技術進步,對于高耗能企業不僅意味著能源消耗大幅度降低，還必然極大地提高企業的工藝技術水平、裝備水平、管理水平和產品質量，增強企業的核心競爭力，對企業的可持續發展具有重大深遠的意義。

泵類產品屬于流體機械，國內的需求量非常大，每年發電量的20%—25%都消耗在泵類產品上, 因此針對泵開展的節能工作是非常重要和刻不容緩的。 泵的節能方法只要是使泵機組（泵、原動機和轉動部分）在最高的效率下運行，使其消耗外界輸入的電能下降到最低點。 泵的節能是綜合性的技術，涉及泵本身的節能、系統節能和使用管理運行等各方面。本文主要從這三方面探討。

1 泵自身的節能

1.1 設計技術方面

現代計算機技術的迅猛發展為泵的設計研究帶來了理想的手段。 現代的泵設計方法必須要結合先進的計算機技術和CAD/CFD 技術。 這些技術可以解決泵復雜的內部流動場的計算問題， 能夠進一步了解和掌握泵內部流動的客觀規律，以便進行泵的優化設計。 CAD/CFD 技術的特點和優勢對提高泵設計方法的技術水平是非常重要的。

1.2 加工技術方面

CAM 是用計算機來進行生產設備管理控制和操作的過程。 它輸入信息是零件的工藝路線和工序內容，輸出信息是刀具加工時的運動軌跡和數控程序， 然后應用到數控機床，用來加工曲面復雜、形狀復雜、精度高等產品及模具，是實現高效化和自動化加工的有效途徑。CAM 技術的快速發展及其在泵類產品的生產中的應用，對泵效率技術指標的提高是非常有利的。

1.3 相應配套技術

與泵有關的配套技術最近得到了較大的發展，如電動機的設計與制造、自動調速、自動控制、自動報警、傳動系統、密封設計制造技術、新材料、試驗測試技術等等。 這些技術的全面發展，有利于泵系統的效率指標、可靠性指標及其他性能指標的提高，促進了節能工作的開展。

2 泵的系統節能

2.1 正確選用符合適用要求的泵

每一臺泵都有一組性能曲線，對應一個流量值，都可以找到與其對應的揚程、功率及效率值。 通常我們把這一組相對應的參數稱為工況點，對應的最高效率點稱為最佳工況點（見圖1）。

圖1 泵的性能曲線

圖1 中曲線I 為管路特性曲線，曲線Ⅱ為泵的性能曲線。泵的流量、揚程性能曲線與管路特性曲線的交點稱為泵的運行工況點。 運行工況點隨著泵的流量和揚程的變化而變化，而管路的特性曲線在給定的供水管路系統中所需的揚程基本是不變的。 在泵的實際使用中，泵的運行工況點應和最佳工況點重合，或者接近最佳工況點，這樣才能使泵保持在高效率運行區，從而達到節能的目的。

泵在選型過程中經過的部門越多， 安全裕量就留得越大，不僅造成很大浪費，有的甚至無法正常工作。 例如，某臺供水用泵，實際需要：Q=200m3/h, H=4m，選泵部門考慮到系統結垢導致管路阻力增加、系統中可能有泄漏、泵長期使用性能降低等因素，各加大10%，結果按30%的安全裕量，提出選泵的性能參數是：Q=260m3/h,H=5.4m。 選用定型產品，該泵的性能參數為：Q=280m3/h, H=5.5m。 致使泵在遠離最佳工況點位置上運行，能耗大、裝置效率低。

2.2 合理確定泵的安裝高度

泵在產生汽蝕的過程中，由于水流中含有汽泡破壞了水流的正常流動規律， 改變了流道內到過流面積和流動方向，因而葉輪與水流之間能量交換的穩定性遭到破壞，能量損失增加，從而引起泵的流量、揚程和效率的迅速下降，甚至達到斷流狀態。 因此在選泵時一定要使泵的汽蝕性能滿足使用要求，即使泵的汽蝕性能滿足裝置或系統所能提供的汽蝕余量值。

泵發生汽蝕除了泵本身的結構因素外，最主要的因素就是泵的幾何安裝高度。 對某臺泵來說，盡管其性能可以滿足使用要求，但是如果安裝高度不合適，由于汽蝕的原因，會限制流量的增加，從而導致性能達不到設計要求。 因此，合理確定泵的安裝高度是保證泵在設計工況下工作時不發生汽蝕的重要條件。

3 運行管理節能

3.1 變頻調速節能

泵的調速方法有多種，主要分為兩類：第一類是電機轉速不變，通過附加裝置改變水泵的轉速，如液力禍合器調速、電磁離合器調速、變速箱調速等；第二類是直接改變電機的轉速，如可控硅串級調速、變頻調速等。 目前主要使用變頻調速節能：

交流異步電動機的轉子轉速可以用下式表示

式中f 表示定子供電電源的頻率；

p 表示電動機的極對數；

s 表示異步電動機的轉差率。

由式可見， 當平滑地改變異步電動機的供電頻率時，即可改變電動機轉子的轉速。

變頻調速有以下特點：

（1）變頻調速目前仍以低電壓（380V 及以下）中小容量為主，大容量較少。

（2）頻調速范圍很寬，通常可達1～1/10。 變頻調速的調速范圍和精度均能滿足泵運行要求。

（3）變頻調速在頻率一定時是類似剛性傳動，不能改變轉動品質。

（4）低壓變頻器占地面積小，有利于已有設備改造。

3.2 改變葉輪外徑

對于工藝參數基本穩定，泵選用過大，現場采用關小閥門來調節流量，造成泵的工作流量遠低于額定流量，工作壓力遠高于額定壓力的情況，可以采用切割葉輪外徑的方式調節。 將泵葉輪外徑車小，可使在同一轉速下泵的特性曲線改變，從而改變泵的工作點，達到節能目的。

3.3 減少流程阻力節能

選擇適當的管徑，控制一定的流速，減少管路的阻力也能達到節能的目的。 流體在固定管路的流動過程中，能量的損失有兩種形式：一種是均勻的分配在整個流程中，稱為沿程阻力損失；另一種是集中在很短的流段內，即在流體的收縮、擴大和拐流等急劇變化的地方。 因此在管路的配置上盡量減少這兩種損失。

3.4 及時維護、檢修泵系統

3.4.1 避免泵振動過大，影響泵效率。

3.4.2 合理調整軸承的間隙和串動量，較少軸承的磨損。 對于部件間隙大，泵的效率嚴重下降的應予大修。

3.4.3 盡可能的減少管束的堵塞量，降低水阻，亦可節省泵的電耗。

3.4.4 全面檢查泵系統各閥門等附件的必要性，在確保機組長期、可靠的運行、維護方便的前提，對可設可不設的管路附件應予取消。

4 結論

綜上所述，泵的節能降耗，關鍵是保證泵盡量在高效區運行。 因此，我們要加強基礎建設，對機泵設備進行勤檢修、勤維護，保持設備的高效運行，從而減少無謂的能耗。 另外，我們應在理論與實踐相結合的條件下不斷探索，大膽引用新技術，尋找更合理、經濟的節能措施。

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