環保型工業閉式泵組節能技術分析

吳昱，廖永浩

（華電電力科學研究院有限公司，浙江 杭州 310030）

在國民經濟的不斷發展中，工業行業作為刺激經濟發展的支柱型產業，其重要性毋庸置疑。通過對環保型工業閉式泵組的節能技術進行研究，并針對回路設計等方面進行優化，不僅能夠有效提高系統效率，還能夠有效降低能耗。因此，有必要對環保型工業閉式泵組節能技術進行研究。

1 工程分析

電廠在經營發展中對閉式泵組需求正在逐年增長，而且液壓站中的裝機功率也會隨之增加，因此對于能源的需求發生了改變。在制漿工業中，閉式系統的使用占比正在增長，如今已經基本代替了開式系統，成為眾多電廠的首選。

某電廠采用了大功率電機（200～315kW），并為電機專門匹配了排量為500mL/r油泵。因為閉式泵中的補油泵排放量基本可以等同于主泵排放量的20%～25%，因此大排量系統的補油壓力未發生改變時，補油泵所需要耗費的電機功率將會隨之而增多。與此同時，大功率電機的利用代表著泵與馬達的輸出功率進一步提高，殼體沖洗、軸承流量也會因此而得到顯著提升。通過對系統油路設計進行優化，能夠使發熱的情況明顯降低，通過合理使用冷卻器油液，能夠在降低工業成本的同時達到減耗的作用。

2 環保型工業閉式泵綜述

不同于開式泵，閉式泵最明顯的特點便是執行元件油液流出后不會直接進入油箱，油液將會進入主泵吸油口中。而且由于泵以及馬達存在泄漏的情況，馬達背壓側的吸油口需要保持住壓力，所以還需要專門為主泵配備補油泵，通過補油泵吸油主泵提供油液。主泵的數量、排量等參數將會影響補油泵的選擇，如齒輪泵、葉片泵等形式便可以根據主泵需求來選擇。閉式泵組的回路屬于封閉液壓系統，為了改善自身的吸油性能，將會專門設置補油泵，通過補油泵降低系統內泄漏所帶來的影響。通常情況下，為了保證閉式回路的運行穩定性，補油泵可以分為內置、外置兩類，其中內置式在工程機械中的應用相對較多，而外置式則更多會在工業領域中得到使用，一般補油泵的排量能夠達到主泵的20%。

補油泵的作用極為關鍵，其主要作用如下：第一，閉式系統因為閥組、馬達等部件將會在運行期間出現漏油的情況，所以要利用補油泵實現對損失油液的補充。第二，幫助閉式泵組控制泵的方向、排量等參數。第三，通過冷卻能力幫助閉式系統調節油溫，避免因為油液溫度過高而影響正常工作。第四，閉式泵在與高扭矩、低轉速馬達一同進行使用時，馬達所需要的背壓與轉速之間具有直接聯系，通過補油泵能夠有效維持背壓參數。作為控制泵，應該將補油泵的出口壓力始終保持在合理范圍內，通過配置補油溢流閥，可以實現對補油泵出口壓力的合理調節。而為了降低閉式泵組的油液溫度，則能夠在油路之間加設熱油梭閥，然后，令低壓側油液進入冷卻器降溫。除此之外，為了將馬達背壓控制在合理范圍內，還可以在熱油梭閥后加裝沖洗溢流閥，沖洗、補油溢流閥的同時使用可以完成對低壓側壓力的有效調節。

3 閉式閥組系統油路的設計分析

3.1 補油溢流閥發熱問題

當沒有進漿時，不同油路口之間的壓力壓差偏小，當A、B口之間的壓力壓差小于梭閥開啟壓力時，便會導致梭閥關閉，補油泵中的所有力量都將會經由補油溢流閥進入殼體，因為油液在此期間并未進入冷卻氣冷卻，所以當油液直接進入油箱后，會導致所有熱量一同進入油箱。在油液溫度過高的情況下，將會導致能量浪費的情況發生，而且通過對油箱內部油液進行持續不斷地加熱，過高的溫度還會明顯降低油液以及橡膠密封的實際使用壽命，而且黏度也會隨之降低，進而影響潤滑性能，所以為了使閉式系統始終維持住穩定的工作溫度，就應該為系統配備性能更加優異的冷卻器與循環泵，以此促進熱量的進一步交換，更換原有設備雖然能夠增加液壓站的制造成本，但是，運營成本將會大幅降低。

3.2 沖洗系統穩定性問題

在主回路外，每組液壓泵站專門設置了一套由齒輪泵進行驅動的沖洗回路。該沖洗回路的主要作用就是在運行期間針對泵、馬達部件開展潤滑作業，潤滑期間還可以利用循環液壓油進行熱量交換，降低由零部件摩擦所產生的熱量。在這種配置情況下，若沖洗回路在使用中受損，就將會導致主系統由于缺少沖洗潤滑而無法正常運行。

4 閉式閥組節能技術研究

4.1 加設外置單向閥

在沒有開展進漿作業時，梭閥將會自動關閉，補油泵中的油，可以通過單向閥、沖洗溢流閥進入油口外側的冷卻器，經由冷卻器降溫后的油液回到油箱能夠避免油箱內部溫度上升。即便長時間沒有進漿，油箱內部的溫度依然可以維持在合理范圍內。在設置期間需要注意單向閥的開啟壓力問題，只有保證其開啟壓力能夠大于梭閥開啟時，其前后的壓力差參數，才能夠在進漿情況下，促使補油泵的流量進入補油腔中進行補油作業，否則，便會經由外置單向閥與沖洗溢流閥自油路口直接流出。

4.2 在主回路中集成沖洗回路

通過在冷卻器后添加單向閥，能夠持續為沖洗回路提供足夠的壓力。單向閥能夠促使主電機在運行過程中，油液一直進入冷卻器，其中多數油液將會在單向閥的作用下回流至油箱，而剩余的少量油液則可以對馬達、主泵殼體、軸承進行沖洗。擠漿機在工作過程中，液壓系統需要保持油路低壓側的壓力狀態，利用補油、沖洗溢流閥能夠實現對壓力的合理調節。在壓力未發生改變的情況下，在冷卻器后添加單向閥，能夠促使沖洗溢流閥實現壓降，進而減少對能量的消耗，實現節能的目標。這種模式不僅可以減少原計劃中需要單獨配置的沖洗電機泵組，而且還有效提高了系統的穩定性。閉式泵組節能優化前，若長時間沒有進行進漿作業，就會導致系統內部出現發熱的情況。當油箱溫度過高時，為了控制溫度繼續上升，就必須增加成本投入，而通過對節能技術進行的優化，則能夠明顯減少系統發熱問題，增加系統運行穩定性，提高電廠的總體經濟效益。

5 環保型工業閉式泵組的節能優化研究

閉式泵組的節能優化可以促使工業生產變得更加環保，在開展節能優化時，為了確定閉式泵的優化設計參數，需要通過節能優化試驗以及計算結果確定優化后設計參數。為了保證節能效果，可以在設計階段通過切削葉輪的方式將葉輪的平均外徑車削12.3%，通過降低葉輪外徑能夠有效降低泵的出力。葉輪進口位置葉片以及末端可以分別制作成為魚頭、魚尾形狀，這樣能夠有效提高閉式泵的節能效果。因為葉片入口采用魚頭葉型可以增加入口角，在保證入口均勻對稱的同時降低節能誤差，通過末端魚尾則能夠降低葉片出口角，通過修磨處理可以促使出口段的平均厚度大幅降低，此時，葉輪效率將會有所提高。

在對葉輪軸面流道型線進行優化時，可以對其頸部直徑開展合理調節，以此降低過渡區偏心、凹凸不平所帶來的影響。通過對葉輪出口寬度進行拓寬處理，并適當減少兩側蓋板內流面，能夠促使節能效果得到進一步提高。在對葉輪流道開展整體優化時，可以適當提高流道表面的光滑程度，通過增加表面輪廓度可以使流道變得光滑平整，降低運行期間的能源消耗。除此之外，通過磨削的方式可以將隔舌的圓頭改為魚頭，然后，通過降低喉口流道粗糙度，能夠促使流道變得更加平整，增加蝸殼效率。通過在提高喉口流動的同時增加泵效率與氣蝕性，可以促使高效區逐漸推移至小流量區間，當葉輪液流均勻性增加之后，便可以保證泵的穩定性。

閉式泵的節能優化方向是增加液流流動效率，防止因為內部流動阻力問題，而增加對能源的消耗，而且通過改變局部關鍵型線，還會使泵效率得到進一步提升，從而避免泵組在運行期間浪費更多的能源。在工業領域，閉式泵組如今已經得到了人們的重視。閉式泵組可以將內部閥組在液壓泵中實現集成，所以能夠有效縮小對安裝空間的需求，補油系統則能夠在主泵排量改變后保證響應，并提高進油口壓力，因此能夠通過增加轉速的方式避免吸空問題的發生，而且在運行期間，因為只有少量油液需要從油箱中吸取，所以能夠有效降低對油箱的損耗。因為閉式泵組的優勢明顯，所以閉式泵組可以在工業領域中占據一席之地，通過對其節能技術進行優化，可以進一步增加閉式泵組的作用。

6 結語

總而言之，環保型工業閉式泵組的節能技術是閉式泵組的發展趨勢，通過對其節能技術進行優化，可以在降低能源消耗的同時帶動工業領域的可持續發展。相信隨著更多人了解到工業閉式泵組節能技術的重要性，工業閉式泵組的節能效果將會變得更好。