供水工程設(shè)計(jì)過程中水泵節(jié)能技術(shù)研究

信玉良

摘 要：在社會(huì)的發(fā)展影響下，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)水泵技術(shù)提出了越來越高的要求。為了適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)，應(yīng)當(dāng)不斷強(qiáng)化供水工程中水泵的節(jié)能設(shè)計(jì)。但是從目前的實(shí)際情況來看，很多水泵的在使用的過程中能耗較高，節(jié)能效果不理想。本文主要圍繞供水系統(tǒng)中常用的水泵節(jié)能技術(shù)、影響水泵節(jié)能的因素進(jìn)行分析，探討完善供水工程中水泵節(jié)能設(shè)計(jì)的有效途徑，從而為相關(guān)技術(shù)人員提供一定的理論參考，促進(jìn)我國社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展。

關(guān)鍵詞：供水工程;設(shè)計(jì);水泵;節(jié)能

水泵是加壓灌溉工程的主要機(jī)電設(shè)備，當(dāng)前水泵運(yùn)行效率偏低的問題成為增加農(nóng)業(yè)灌溉成本的重要因素。文章以新疆喀什地區(qū)巴楚縣田間高效節(jié)水灌溉工程為例，對(duì)水泵高能耗問題進(jìn)行深入分析，結(jié)合工程實(shí)際提出了通過變頻調(diào)速達(dá)到水泵節(jié)能的目標(biāo)，并提出了具體改造方案。

一、水泵運(yùn)行中存在的問題

一般來說，造成水泵能耗過大的原因中，除了機(jī)器本身內(nèi)部零位件磨損以及安裝精度不夠等外，也與水泵性能未能高效利用有關(guān)。在充分運(yùn)用水泵性能并促使水泵對(duì)工作任務(wù)做出適應(yīng)的情況下，可充分采用變頻調(diào)速技術(shù)，以提高電網(wǎng)的功率因數(shù)、電動(dòng)機(jī)能效比，更多的節(jié)約能源。變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于水泵運(yùn)行時(shí)，除了需要根據(jù)需要選擇具有更好適應(yīng)性的變頻解決方法外，變頻調(diào)速實(shí)際效果還與水泵質(zhì)量、連續(xù)工作周期、有形損耗、適配電動(dòng)機(jī)功率等有關(guān)。在水泵運(yùn)行過程中過多重視變頻設(shè)備的性能，對(duì)水泵的適用性、維護(hù)、輪替等重視程度不夠，減弱變頻效果的同時(shí)，也對(duì)水泵造成損耗，面對(duì)于此，日常運(yùn)行過程中應(yīng)予以充分重視。

二、供水工程中常見的水泵節(jié)能技術(shù)

（一）新型高效水泵技術(shù)

在我國早起建設(shè)的供水系統(tǒng)中，由于設(shè)備老舊，系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，因此供水系統(tǒng)的能耗較高，在運(yùn)行的過程中經(jīng)常出現(xiàn)各類的故障問題，維修費(fèi)用高昂。針對(duì)這些問題，進(jìn)行供水系統(tǒng)中水泵的優(yōu)化節(jié)能設(shè)計(jì)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。新型高效水泵通常以葉輪機(jī)械三元流動(dòng)原理作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。在進(jìn)行水泵的設(shè)計(jì)過程中，充分考慮到水體的流動(dòng)性和水泵的轉(zhuǎn)速，綜合各方面因素來優(yōu)化水泵的三元空間坐標(biāo)，使得水泵能夠在系統(tǒng)中進(jìn)行無線分割，有效地提升了水泵的機(jī)械性能。在設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以建立相應(yīng)的流動(dòng)狀態(tài)模型，對(duì)水泵中的葉輪進(jìn)行仿真模擬。新型高效節(jié)能水泵不僅能夠滿足供水系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)能夠幫助技術(shù)人員對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)的維修處理，能夠在發(fā)生故障后的第一時(shí)間找到故障的位置，從而提高搶修效率，有著非常顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

（二）調(diào)試裝置技術(shù)

最近幾年，變頻、電磁、變級(jí)、耦合等類型的調(diào)速器在水泵設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛。這些技術(shù)不僅能夠在供水系統(tǒng)正常運(yùn)行的狀態(tài)下保持水泵原有的管路曲線，同時(shí)能夠改變水泵的性能曲線，從而提升水泵的節(jié)能效果。增加調(diào)試裝置技術(shù)的應(yīng)用原理跟葉輪切削改造技術(shù)，都是對(duì)水泵運(yùn)動(dòng)方式的改變。例如，在對(duì)水泵進(jìn)節(jié)能設(shè)計(jì)的過程中，技術(shù)人員可以選擇永磁磁力耦合調(diào)速驅(qū)動(dòng)器來對(duì)水泵的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。將永磁磁力耦合調(diào)速驅(qū)動(dòng)器安裝在水泵的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中，并在水泵的發(fā)動(dòng)機(jī)和負(fù)債轉(zhuǎn)軸上安裝永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。在水泵運(yùn)行的時(shí)候，兩者會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，在磁場的作用下產(chǎn)生一定的扭矩，提高了水泵轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)慣性，從而減少了能源的消耗。

（三）注重設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)

變頻技術(shù)的運(yùn)用雖然會(huì)增強(qiáng)水泵運(yùn)行的穩(wěn)定性，但并不能充分的消除設(shè)備故障率，尤其是在工業(yè)領(lǐng)域，精密設(shè)備在惡劣的工作環(huán)境下，一般是需要進(jìn)行全面深入的檢修、維護(hù)，來延長設(shè)備連續(xù)工作期限，減少設(shè)備故障停機(jī)時(shí)間。一般來說，對(duì)設(shè)備的維護(hù)保障首先需要進(jìn)行定期或計(jì)劃檢修，對(duì)核心組件、次要部件，按照理論連續(xù)工作周期及工作強(qiáng)度，定時(shí)進(jìn)行點(diǎn)檢、故障排查、注油潤滑、清洗等，保證機(jī)械設(shè)備能時(shí)刻保持穩(wěn)定狀態(tài)。其次，對(duì)設(shè)備工作中出現(xiàn)的異常震動(dòng)、噪音、運(yùn)行電流異常、壓力流量異常等狀況，應(yīng)當(dāng)予以充分重視，及時(shí)進(jìn)行故障排查，確保設(shè)備工作質(zhì)量，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。而對(duì)設(shè)備配套的變頻調(diào)速器控制主板進(jìn)行定期除塵，檢查接插件、端子的緊固情況等。同時(shí)積極改善設(shè)備運(yùn)行環(huán)境，保持環(huán)境整潔，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。例如，水泵崗位操作工人日常按點(diǎn)檢周期進(jìn)行定期定點(diǎn)保養(yǎng)，并做好記錄。在進(jìn)行巡查、操作時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)水泵工作震動(dòng)異常明顯，可能由于水泵葉輪損壞、軸承磨損或聯(lián)軸器偏心等故障，應(yīng)及時(shí)通知機(jī)械維修人員檢查處理，消除水泵運(yùn)行安全隱患，避免對(duì)水泵造成不可修復(fù)的故障，同時(shí)也節(jié)省維修費(fèi)用，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

三、完善供水系統(tǒng)水泵節(jié)能設(shè)計(jì)的有效途徑

（一）合理進(jìn)行水泵節(jié)能技術(shù)的選擇

為了切實(shí)有效地發(fā)揮設(shè)備的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，改變以往我國供水系統(tǒng)中水泵節(jié)能效果不理想的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)單位應(yīng)當(dāng)充分考慮供水系統(tǒng)中的各方面因素，合理選擇水泵的節(jié)能技術(shù)。首先，供水系統(tǒng)的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)在供水流量壓力穩(wěn)定的狀態(tài)下，對(duì)水泵進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，如果水泵在運(yùn)行使用的過程中，出現(xiàn)規(guī)律性的變化，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)采用變頻技術(shù)對(duì)水泵進(jìn)行改造。但是在工況穩(wěn)定的情況下，選擇該技術(shù)，盡管水泵的應(yīng)用效率會(huì)有所提升，能夠在一定程度上降低水泵的能耗，但是對(duì)水泵的改造成本過大，也會(huì)影響供水系統(tǒng)的實(shí)際效益。

在供水系統(tǒng)工況穩(wěn)定的條件下，并且供水系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行工況不超過設(shè)計(jì)工況的20%，供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)采用葉輪切削技術(shù)來對(duì)水泵進(jìn)行改造。但是如果供水系統(tǒng)的實(shí)際工況超出了這個(gè)范圍，依然對(duì)水泵進(jìn)行葉輪切削改造的話，會(huì)額外增加供水系統(tǒng)的能源消耗，應(yīng)用效果不理想。最近幾年，新型高效水泵設(shè)計(jì)不斷完善，在供水系統(tǒng)中發(fā)揮著越來越明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。盡管我國的新型高效水泵技術(shù)有了巨大的發(fā)展，但是跟國外發(fā)達(dá)國家相比還存在一定的差距。因此，要繼續(xù)發(fā)展新型高效水泵替換技術(shù)，才能真正優(yōu)化當(dāng)前的供水系統(tǒng)運(yùn)行情況。

（二）注重水泵自動(dòng)化改造

調(diào)節(jié)范圍較大且較為復(fù)雜時(shí)，人工操作可能存在較多誤差，在連續(xù)變動(dòng)過程中，也可能會(huì)對(duì)水泵產(chǎn)生損傷，因而，進(jìn)行水泵自動(dòng)化改造，可大大減少人工操作強(qiáng)度，提高水泵運(yùn)行穩(wěn)定性，進(jìn)一步增強(qiáng)水泵運(yùn)行效能。

四、結(jié)語

在當(dāng)前的時(shí)代下，為了積極適應(yīng)我國供水系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，應(yīng)當(dāng)不斷優(yōu)化水泵設(shè)備的節(jié)能設(shè)計(jì)，降低水泵的運(yùn)行能耗，發(fā)揮設(shè)備的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。水泵設(shè)計(jì)人員充分了解水泵設(shè)備最先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，要根據(jù)供水系統(tǒng)的實(shí)際特點(diǎn)，選擇最佳的水泵建設(shè)方案。同時(shí)，水泵設(shè)計(jì)人員要保證水泵在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中能夠發(fā)揮節(jié)能的作用，對(duì)水泵的各參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)定。另外，設(shè)計(jì)人員需要水泵進(jìn)行定期的保養(yǎng)維護(hù)，保證產(chǎn)品的使用壽命和性能，從而實(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)中水泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的發(fā)展目的。

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