高分子超滑涂層在水泵節(jié)能降耗中的應(yīng)用

摘 要：我國泵所消耗的電能約為發(fā)電量的20%左右，通過使用貝爾佐納高分子超滑涂層，改善了泵流道水力特性，減少水力損失，提高水力效率，可提高泵效7.5%以上，達到節(jié)能降耗的目的。本文分析了貝爾佐納高分子超滑涂層的產(chǎn)品特性，闡述了Belzona1341超滑涂層的施工工藝，探討了貝爾佐納超滑涂層（Belaona1341）在水泵節(jié)能改造中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：貝爾佐納高分子超滑涂層；水力損失；節(jié)能降耗

中圖分類號：TU992 文獻標識碼：A

泵作為一種通用機械，其種類繁多，數(shù)量巨大，使用十分廣泛。我國泵所消耗的電能約為我國發(fā)電量的20%。根據(jù)各工業(yè)部門對泵應(yīng)用的調(diào)查資料顯示，國產(chǎn)泵效率比國外先進的同類產(chǎn)品低5%—10%，所以泵類產(chǎn)品的節(jié)能潛力是很大的。如何提高泵的效率，降低能耗，特別是如何降低現(xiàn)有裝備泵的能耗，一直是我們設(shè)備管理部門潛心研究的重要課題。

本文介紹一種簡單、易行，特別適合對現(xiàn)裝備水泵進行節(jié)能改造的高分子超滑涂層系統(tǒng)。

1貝爾佐納高分子超滑涂層的產(chǎn)品特性

貝爾佐納高分子超滑涂層是英國貝爾佐納公司生產(chǎn)的一種雙組分涂層系統(tǒng)，特別用來提高流體處理設(shè)備的效率和保護各種金屬免受沖蝕性腐蝕的侵蝕。貝爾佐納超滑材料是一種高分子材料，該材料加入了“泰弗蘭”（音澤），是一種以聚四氟乙烯為主要成分的物質(zhì)。材料固化后，表現(xiàn)出很強的憎水性。該材料經(jīng)檢驗達到美國國家衛(wèi)生組織（ANS/NSF61）的飲用水標準。2010年2月湖南省疾病預(yù)控制中心也對送檢的“Belzona1341超滑涂層”浸泡液出具了符合國家飲用水衛(wèi)生標準的檢測報告。所以，貝爾佐納超滑涂層（Belaona1341）可廣泛用于城市給水系統(tǒng)。

貝爾佐納超滑涂層（Belaona1341）是由基本原料和加固原料兩種組分組成的高分子抗磨材料。各組分及混合材料特性見表1。

Belaona1341超滑涂層具有表面光滑，粗糙度小的特性。表2為Belaona1341超滑涂層與其它不同材料表面粗糙度的對比數(shù)據(jù)。從表2中可以看出，Belaona1341超滑涂層的表面粗糙度要比其它幾種材料小一個或幾個數(shù)量級。所以可在流體設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生光滑的表面，減少渦流的產(chǎn)生。

Belzona1341超滑涂層還具有優(yōu)良的機械性能。表3為其主要的機械性能指標。其優(yōu)良的機械性能指標可以保證水泵葉輪高速旋轉(zhuǎn)過程中涂層不破損脫落。

2 Belzona1341超滑涂層的施工工藝

Belzona1341超滑涂層具有施工工藝簡單的特點，可以機械噴涂，也可以手工涂裝，便于在廠礦企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中使用，有利于對現(xiàn)有機泵進行改造。施工中要嚴格按照“噴砂——表面缺陷修補——第一次涂料——第二次涂料——固化”的涂裝工藝進行。涂裝前首先對設(shè)備表面進行噴砂處理，使其表面粗糙度達到75μm。然后使用丙酮等溶劑清洗設(shè)備表面，對存在的空洞、微孔等缺陷使用Belzona1311涂料進行修補。修補完畢后進行Belzona1341的涂裝。（Belzona1341按照10份基料兌7份固化劑的重量比進行調(diào)和）。涂裝分兩次進行。然后經(jīng)過一定時間的固化，就可投入使用了。

涂裝中應(yīng)注意：

（1）溫度低于10℃或相對濕度達90%以上時不得進行涂裝。

（2）Belzona1341混和料必須按說明規(guī)定的使用時間用完，否則容易固化。

（3）兩次涂裝之間間隔時間約為4h（20℃時）。

（4）涂層在20℃下5d后才能完全固化。

3貝爾佐納超滑涂層（Belaona1341）在水泵節(jié)能改造中的應(yīng)用

3.1節(jié)能改造過程

2011年4月20日至23日，我司對供排水廠四循1002#泵（水泵電機功率為500kW）采用貝爾佐納超滑涂層進行節(jié)能改造。由于水泵使用多年，泵內(nèi)殼體多處受損，葉輪氣蝕較為嚴重，從內(nèi)部涌現(xiàn)了較多的垢、鐵銹等物，對水泵過流部件內(nèi)表面進行表面處理后，我們先用貝爾佐納（Belzona1311）對機泵缺陷進行修復(fù)，然后使用貝爾佐納超滑涂層（Belaona1341）對泵體內(nèi)壁及葉輪進行兩次涂裝。涂裝方法采用手工法，兩次涂裝間隔為4h，涂層厚度為0.5mm左右。涂裝完成24h后，水泵就投入正常運行。

3.2數(shù)據(jù)采集及計算

說明：以上供水壓力、電流、瞬間流量為經(jīng)多次檢測的平均值。

節(jié)能降耗百分比：

η=

注：I1為改造前水泵電流

I2為改造后水泵電流

水泵的電機功率為500kW，功率因素為0.85，以電費每度0.5元計算，每臺泵投入改造費用35000元。

投資回收期：35000÷（500×0.85×

7.93%×24×0.5）=87天

每年可節(jié)約電：500×7.93%×0.85×

24×365=295234度

運行不到三個月即收回投資。

4結(jié)果分析

4.1原因分析

根據(jù)試驗前后采集數(shù)據(jù)進行計算后可知，我司供排水廠四循1002#水泵采用貝爾佐納產(chǎn)品與技術(shù)改造后，節(jié)電率為7.93%。

水泵效率與機械損失、容積損失及水力損失相關(guān)。根據(jù)本次改造的內(nèi)容，其對機泵效率的影響主要體現(xiàn)在以下二個方面：

（1）可有效降低機泵的輪阻損失。由于Belzona1341超滑涂層的表面粗糙度較碳鋼表面低兩個數(shù)量級，涂裝后可有效地提高葉輪外表面的光滑度、降低泵體內(nèi)壁的表面粗糙度，從而降低液體對葉輪外緣的摩擦以及泵殼間液體做渦流運動產(chǎn)生的輪阻損失。所以涂裝Belzona1341超滑涂層后可有效降低水泵的機械損失。

（2）可降低水泵的水力損失。因為涂裝Belzona1341超滑涂層，可有效地提高泵體內(nèi)壁及葉輪過流部分的表面光潔度，從而有效地降低液體經(jīng)泵體內(nèi)各部位的沿程摩擦損失，并減少流道表面渦流的產(chǎn)生，降低沖擊損失，達到降底水泵水力損失的效果。

4.2試驗的經(jīng)濟技術(shù)特性分析

本次改造投資為35000元，水泵效率提高7.93%，經(jīng)計算投資回收期為87天。每年可節(jié)約電295234度，質(zhì)量有效期至少三年。

由此我們可以看出，改造后效益明顯。根據(jù)我們的試驗，涂裝后的水泵經(jīng)一年的運行后（提取長江水，濁度400），對水泵揭蓋檢查，水泵內(nèi)部涂層完好無任何脫落。考慮到涂層對設(shè)備的保護作用，延長于設(shè)備的使用壽命，其經(jīng)濟效益更為可觀。

5結(jié)論

（1）貝爾佐納超滑涂層可有效地提高水泵效率，節(jié)電效果明顯，降低了供排水生產(chǎn)成本。

（2）貝爾佐納超滑涂層具有抗汽蝕、腐蝕作用，可顯著提高泵的使用壽命。

（3）貝爾佐納超滑涂層具有施工簡單，對使用環(huán)境要求不高的特點，大范圍地在工礦企業(yè)中推廣使用。

參考文獻

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