離心泵節(jié)能措施探討

劉恒義（本溪市化學(xué)工業(yè)學(xué)校）

離心泵節(jié)能措施探討

劉恒義（本溪市化學(xué)工業(yè)學(xué)校）

研發(fā)離心泵節(jié)能技術(shù)是未來離心泵發(fā)展的必然之路。針對離心泵在節(jié)能設(shè)計、節(jié)能理念、選型以及使用等方面存在的問題，從節(jié)能設(shè)計、合理選型、經(jīng)濟(jì)調(diào)度、系統(tǒng)布置和維護(hù)保養(yǎng)等方面對離心泵的節(jié)能技術(shù)措施進(jìn)行了探討，以期提高離心泵的節(jié)能性能，對離心泵的節(jié)能工作有所借鑒。

離心泵節(jié)能措施節(jié)能效益

隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展和大量工程項目的開展，以離心泵為代表的流體輸送裝置廣泛地應(yīng)用于我國的各個領(lǐng)域。據(jù)我國流體機(jī)械專業(yè)機(jī)構(gòu)的研究調(diào)查顯示，世界范圍內(nèi)水泵的電能消耗占整個工業(yè)設(shè)備總消耗的1/4左右，其中離心泵所消耗的電能占所有水泵耗能的一半以上。如何提高離心泵的運(yùn)行效率，在不影響其流體輸送功能的同時，做到經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能性，對節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、降低流體輸送能耗、改變工業(yè)增長方式、實現(xiàn)能源的最優(yōu)化利用等方面具有重要意義[1]。

1 離心泵節(jié)能中存在的問題

1）缺乏科學(xué)的節(jié)能設(shè)計。當(dāng)前國內(nèi)離心泵的設(shè)計主要還是采用基于經(jīng)驗公式的模型換算法和速度系數(shù)法，這兩種方法都缺乏科學(xué)的節(jié)能設(shè)計，造成離心泵始終無法在效率提升上有大的突破，再加上離心泵生產(chǎn)廠家大多只關(guān)注眼前利益，不愿意在節(jié)能設(shè)計上投入資源，使得我國離心泵的節(jié)能設(shè)計一直處于一個停滯不前的狀態(tài)。此外，為了應(yīng)對出口閥門全開時易出現(xiàn)的超功率和軸承過熱等問題，在離心泵的發(fā)展過程中曾出現(xiàn)過一陣“全揚(yáng)程”的設(shè)計風(fēng)潮，即在離心泵的整個工況曲線上，揚(yáng)程全不超工，但事實卻是離心泵的絕大部分時間都工作在設(shè)計的低效區(qū)，這顯然會引發(fā)較大的能源浪費。

2）節(jié)能理念比較落后。以往對離心泵的節(jié)能理念大多停留在提高運(yùn)行效率上，這是一種比較落后的節(jié)能理念。事實上，離心泵的節(jié)能絕對不僅僅是一個簡單的提高效率的問題，而是一個包括離心泵的運(yùn)行效率、可靠性、穩(wěn)定性、環(huán)境適應(yīng)性、使用壽命以及對材料的利用率等在內(nèi)的綜合改善問題。以離心泵的環(huán)境適應(yīng)性為例，離心泵的運(yùn)行環(huán)境不同，對它的密封性能、水力性能以及耐磨、耐高溫和耐腐蝕性能等也會有不同的要求，此時就應(yīng)該根據(jù)離心泵的實際運(yùn)行環(huán)境作適應(yīng)性設(shè)計，否則就不能取得良好的節(jié)能效益。總而言之，對離心泵的節(jié)能認(rèn)知理念應(yīng)該是一個綜合全面的體系，不能僅簡單地把追求效率指標(biāo)認(rèn)為是節(jié)能，而應(yīng)有一個全面整體的認(rèn)識。

3）選型不合理。因為各種歷史原因，很多單位在采購離心泵時往往都會把流量和揚(yáng)程的余量放得很大，這雖然在這一定程度上解決了閥門全開時可能出現(xiàn)的超功率和軸承過熱等問題，但造成的直接結(jié)果就是離心泵的正常工況點不在高效區(qū)，導(dǎo)致驅(qū)動電動機(jī)或柴油機(jī)做了大量的無用功。

4）使用不當(dāng)。隨著使用時間的延長，泵的各項性能指標(biāo)都會有一定程度的下降，如果使用中不加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，有故障隱患時沒有及時檢修，導(dǎo)致離心泵始終運(yùn)行在一個“亞健康”的狀態(tài)下，則必然會造成其運(yùn)行效率的下降，嚴(yán)重時還可能發(fā)生突然卡死等故障。如果對離心泵系統(tǒng)的布置不合理，例如系統(tǒng)管道的距離過長，彎道接頭過多，造成水力損失嚴(yán)重，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計要求，同樣會造成能源的浪費。

2 提高離心泵節(jié)能性能的技術(shù)措施

2.1節(jié)能優(yōu)化設(shè)計

在設(shè)計離心泵的過程中，要摒棄過去“全揚(yáng)程”的設(shè)計理念，而是要運(yùn)用先進(jìn)的水力模型[2]，采用先進(jìn)的設(shè)計軟件。同時，還要對設(shè)計方案作可靠性試驗、產(chǎn)品的材料選擇試驗和環(huán)境適應(yīng)性試驗，例如在應(yīng)用于潮濕霉變環(huán)境中時，需要對離心泵進(jìn)行耐鹽霧、耐霉菌試驗，以保證離心泵的使用效率和壽命，達(dá)到降低資源消耗的目的。

離心泵的應(yīng)用環(huán)境不同，應(yīng)選擇采用不同的材料。近年來，隨著材料科學(xué)和工藝的發(fā)展，推動了離心泵技術(shù)的發(fā)展，一些新材料和新工藝已經(jīng)應(yīng)用于離心泵的零部件當(dāng)中，有效提高了泵的使用壽命和可靠性，增強(qiáng)了離心泵對環(huán)境的適應(yīng)能力。同時，在改善離心泵的流動特性、耐腐蝕性和耐磨性等方面，涂覆技術(shù)和材料表面處理技術(shù)的應(yīng)用發(fā)揮了重要作用，有效擴(kuò)大了離心泵的使用范圍。

離心泵的具體用途不同，所應(yīng)選用的機(jī)械密封件的特性也應(yīng)有所側(cè)重。實際中，由于離心泵的機(jī)械密封件比較容易損壞，而修理密封件時往往又需要將離心泵整體拆卸，這不僅工作量較大，而且由于經(jīng)常拆卸，還會對離心泵的工作可靠性和使用壽命造成一定的不利影響。對于可靠性和安全性要求較高的用途，建議優(yōu)先選用自冷卻密封裝置。

2.2合理選型

如果選型不當(dāng)，沒有余量，將無法滿足用戶的實際使用需求，而余量過大又會造成運(yùn)行效率降低。離心泵的設(shè)計和制造企業(yè)可以考慮邀請用戶參與產(chǎn)品的設(shè)計和制造全過程，將技術(shù)服務(wù)貫穿于泵的全生命周期，把對用戶出現(xiàn)問題后的售后補(bǔ)償服務(wù)盡量前移到根據(jù)用戶的實際需求改善設(shè)計方案和制造工藝，協(xié)助用戶正確選型。具體而言，離心泵的選型內(nèi)容主要包括泵的型號、規(guī)格、轉(zhuǎn)速，以及配套驅(qū)動電動機(jī)的功率等，選型原則一般如下：

1）滿足實際工況中出現(xiàn)的最大流量和最大揚(yáng)程。

2）正常運(yùn)行的工況點應(yīng)落在設(shè)計的高效區(qū)。

3）在滿足實際要求的前提下，盡量選擇那些體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡單的離心泵。

4）盡量選擇高轉(zhuǎn)速的泵。

5）安全可靠。要保證泵的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，應(yīng)盡量選用性能曲線沒有“駝峰”的泵，否則也應(yīng)讓正常工況點處于駝峰區(qū)的右側(cè)，而且壓能應(yīng)低于零流量下的壓能，以方便投入同類設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行。

6）有特殊使用要求的泵還應(yīng)考慮具體要求。

2.3經(jīng)濟(jì)調(diào)度

對于給水泵而言，保持較低的給水系統(tǒng)壓力，優(yōu)先運(yùn)行效率較高的給水泵，并盡量減少給水泵的啟停操作，則通常能達(dá)到一個較好的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效果。對于循環(huán)泵而言，增加泵的運(yùn)行臺數(shù)或增大泵的葉片裝置(對可調(diào)葉片軸流泵)能加大循環(huán)水量，提高凝汽器真空，但同時泵的功耗也會增加，這就需要權(quán)衡經(jīng)濟(jì)效益與泵增加的功耗來確定最佳的經(jīng)濟(jì)調(diào)度方案。

2.4合理布置離心泵管路

管道布置應(yīng)盡可能減少彎管，必須轉(zhuǎn)彎處，彎曲半徑取管道直徑的3～5倍為宜，轉(zhuǎn)角以大于90°為宜。此外，管道長度也要盡可能地降低，并減少其中所使用的附件和組件數(shù)量，這樣可以最大限度地減少管路損失。

使用單位要定期對離心泵系統(tǒng)進(jìn)行檢修與維護(hù)，確保泵的表面光滑和密封性能良好，提高泵的使用壽命。節(jié)約成本，也是一種良好的節(jié)能方式。

3 結(jié)束語

雖然我國近年來對離心泵節(jié)能工作的重視度越來越高，也研究、提出并應(yīng)用實施了一些節(jié)能技術(shù)措施，但整體效果并不理想，離心泵在工業(yè)設(shè)備中耗能“大戶”的局面并沒有得到顯著改善。因此，還需要對離心泵的節(jié)能技術(shù)措施繼續(xù)做深入研究，并在此基礎(chǔ)上對離心泵系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計和改造。

[1]梁高紅,劉華川,楊光喬,等.提高離心輸油泵運(yùn)行效率探討[J].中國科技博覽,2014，(19):299.

[2]王凱,劉厚林,袁壽其,等.離心泵多工況水力性能優(yōu)化設(shè)計方法[J].排灌機(jī)械工程學(xué)報,2012,30(1):20-24.

10.3969/j.issn.2095-1493.2014.012.015

2014-05-23）

劉恒義，高級講師，1983年畢業(yè)于大連理工大學(xué)，從事職業(yè)教育工作，E-mail：liuhengyi9942@163.com，地址：遼寧省本溪市石橋子開發(fā)區(qū)楓葉路206號遼寧化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院，117004。