本站原创摘 要：水泵节能技术其途径通常有两类,一是改进水泵结构,这是水泵生产厂要研究的；二是提高控制水平,技术改造需要较大投入.而我公司采用的水泵涂衬技术,是一种全新的构思,通过实际的应用,机泵率明显提高,节能效果非常显著.我公司仅此项年可节约电费50余万.另水泵涂衬技术提高了水泵、叶轮抗磨损和气蚀的能力,使水泵、叶轮使用年限明显地延长了,每年降低了设备的更换次数,并在大修及备品备件上的资金投入明显减少了,供水的可靠性也提高了,社会效益、经济效益的实现了双盈.
关 键 词：节能技术；水泵叶轮面涂衬；水流阻力；节能材料
0引言
节能工作是一项意义深远的重要工作,当今的发达国家和发展中国家,都大力提倡节约能源.为贯彻落实《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》,按《节能减排规划（2011―2015年）》、《国务院“十二五”节能减排综合性工作方案》、《工业转型升级规划（2011―2015年）》总体部署和要求,2012年2月27日,印发《工业节能“十二五”规划》.该《规划》分现状与形势、指导思想与主要目标、重点行业节能途径与措施、重点节能工程、保障措施5部分.《规划》提出工业节能“十二五”规划的总目标是：到2015年,规模以上工业增加值能耗比2010年下降21%左右,“十二五”实现节能量6.7亿吨标准煤.我国最近年几充分认识了节约能源对于国家的发展建设是至关重要的,在各行业制定节能的指标、提高节能的技术水平、推广使用节能的材料等措施充分说明国家正逐步对节能工作非常重视.对于企业来说,节能工作直接带来的效果就是生产成本的降低和经济效益的提高,特别是能源日趋的紧张,造成能源在不断上涨,节能带来的直接、间接效益都将十分显著.
1水泵节能技术的原理
工业节能不仅是整个社会节能工作的重点,也是国家为实施宏观的调控和经济结构的调整采取的重要手段.设备耗能在工业耗能中占据很大一部分,通过加大力度推广节能技术和设备,淘汰掉落后的工艺、设备对工业节能工作有着重大意义.水泵类产品在我国的工业领域中是一种最主要的耗能设备,其使用量大、涉及面较广,产品十分广泛应用在石油、矿产开采、化工、煤炭、冶金、电力、环保及城市建设等国民经济的各个领域中.据有关专家估计,水泵的耗能总量约占我国总发电量的10%-15%.而我国水泵设计的平均效率仅为75%.与国际先进水平相比约低5个百分点左右,节能潜力极大.鞍山市铁东自来水公司已感受到随着能源的日趋紧张,能源的不断上涨给企业的营运成本带来的压力,因此更加重视节能工作.通过多年的不断努力取得了显著的节能效果.以前重点是对电气设备节能改造进行投入,目前我公司主要从管网运行机泵方面存在的节能潜力入手.将恒速机组逐步改造成串级调速或是变频调速机组,目的是通过改变水泵的转速来调节管网自身的压力和出水量这种方法,通过上述改造措施每年都能大量的节约动力费用,给公司带来非常可观的经济效益.因此在对设备的调速改造这种方式的节能工作达到比较高的程度,向前发展的空间有限,所能进行的改造也仅限于将串级调速改造成相对先进的变频调速,因节能的方式没有发生质的改变,只在技术上提高,收效甚微,投资回报率也较低,投资价值不太大.
机泵调速节能的原理,是因为当机泵的转速n发生变化时,其转速和流量Q是正比关系,即转速n与流量Q成正比,而转速n与耗电量A存在的关系是：n∝A3,也可认为：Q∝A3.从上述的关系不难看出：当流量下降时,电量A也将大幅下降.在我们当前的恒压方式供水中,当用水量减少时,转速会降低、耗电量就会下降.这样通过改变转速,不仅能满足用水的需求,也能达到降低耗电的目的.
2节能分析
影响水泵效率从以下几种因素分析：水泵工作时有⑴容积损失、⑵机械损失、⑶水力损失、⑷水泵转速的变化.
泵的容积损失又称泄漏损失,包括叶轮密封环、级间、轴向力平衡机构三种泄漏损失.泵本身效率是最根本的影响.同样工作条件下的泵,效率可能相差15%以上.机械效率的影响主要与设计及制造质量有关.水泵是由专业生产厂家进行研究、设计和制造,对于我们这样的水泵使用单位来说,很难对水泵进行改变.所以我们将着重探讨水力损失包括水力摩擦和局部阻力损失,既水泵、管道对水的阻力.泵运行一定时间后,不可避免地造成叶轮及导叶等部件表面磨损,水力损失增大,水力效率降低.减少水泵、管道对水流的阻力,来达到提高水泵的效率,减少能耗的目的.串级调速和变频调速我们已广乏应用,并取得非常好的效果.
水力损失将直接应影响泵的水力效率和特性,它包括一是流道、管径的大小,这一关是由设计时考虑施工成本及匹配而确定,对于使用部门来说不是研究的主要方向.二是摩擦损失、涡流和冲击损失.一般情况量愈大的泵水力损失较小.摩擦损失指流体在叶轮和其他过流部件中的沿程损失,它的大小约等于流量的平方.涡流和冲击损失指流体在涡轮机全部流动过程中的转弯、扩大和收缩等造成的损失,单就叶轮来讲是指流体对叶片入口处的冲击和流量变化时叶轮内的涡流损失.在额定流量时,叶轮中的这种损失几乎为零,当大于或小于额定流量时,这种损失开始出现并且与额定流量相差越多损失就越大,随流量的平方而增加.这种冲击损失的分布是由于小于额定流量时,流体以大于叶轮安装角的角度冲击叶片,把流体挤到叶片工作面上并在背面上形成涡流区；当流量大于额定流量时,流体与叶片相遇时的角度小于叶片安装角,流体被压向叶片的背面,在工作面上形成密闭的涡流之故.这种现象已被实验所证实.
水力损失主要是在叶轮和各通流部件中,以ns（比转数）等于90的分段式多级泵中水力损失情况为例：在叶轮和其他通流部件中的损失,大约各占50%.叶轮叶片入口处边缘磨损后,由于入口角改变,将产生不正常的入口冲击,叶片间流道粘污后,减少了有效过流面积,水流速度增加,从而加大了水力损失.应尽可能清除流道中的毛刺,保持内壁光滑,以减少额外的水力损失,水力损失越小,耗电越少.基于这个原理,可通过提高水泵流道的光滑程度,减少水流阻力达到提高水泵效率、降低能耗的目的.其实应用这个原理提高水泵效率工作,很早就开始着手,但水泵叶轮多数采用铸件,达不到标准光滑度的要求,想对水泵流道机械加工,多受机械工具、流道形状因素的限制,达不到理想的光滑程度.以往也考虑对水泵的叶轮及流道进行涂油漆或采用其他方法,来提高光滑度,然而由于附着力不够强,短时间内就被水流冲刷掉,达不到预期的效果.后来通过采用减少摩擦阻力来提高水泵效率的方法没有得到较广泛的应用和推广.
3节能措施
近几年,随着科学不断发展技术在不断进步,尤其是化工新产品的不断研发,很多新型的附着力强、抗腐蚀、耐磨损的化工材料的出现,使水泵叶轮、流道采用了化工材料进行涂衬,表面光滑度有所提高,摩擦阻力因此减少,水泵效率的提高得以实现,为水泵节能增效提供新构思.我公司在这方面进行了尝试,在相关的汤和水厂3#泵、沙河水厂2#泵、大赵台水厂5#泵、以及汤和水源泵站4#泵叶轮进行涂衬节能实验,试验的效果非常理想,附表是上述涂衬前后机泵的有关运行数据.
通过分析数据不难看出：（1）涂衬后的水泵效率普遍提高4%-9%,单独涂衬叶轮的效率也能提高2.8%.（2）采用的水泵扬程越高,其效率提高的越明显.因为水泵扬程高,水泵流道和叶轮的表面对水流摩擦阻力就越大.水泵流道和叶轮的表面对水流摩擦阻力越大.水泵流道和叶轮的表面光滑后,其摩擦阻力将大幅度减少,因此效率显著提高.（3）以沙河水水厂2#机泵为例,电机功率为542kW,每天耗电量为13010kW.h,涂衬改造后的水泵机泵效率提高了5.04%,每天节电量为656Kw.h,一个月节电量为19680kW.h,节约电费约1.08万元.涂衬水泵投资为5.16万元,投资回收期约5个月,年节约电费8.1万元左右.
4结束语
通过对上述涂衬前后水泵的运行情况对比,机泵效率提高显著,节能效果非常可观.我公司每年此一项可节约电费50万元左右.另水泵涂衬技术提高了水泵、叶轮抗磨损和气蚀的能力,使水泵、叶轮使用年限明显地延长了,每年降低了设备的更换次数,并在大修及备品备件上的资金投入明显减少了,供水的可靠性也提高了,社会效益、经济效益的实现了双盈.
通过实践,证明水泵涂衬技术已成为我公司节能工作的新举措,这将是今后设备改造和推广的方向.我公司未来会加大投入实施水泵涂衬,加快推广应用的速度,最大限度的降低能耗、降低生产成本,为使我国早日迈进节能型社会奠定基础.