劉恒義（本溪市化學工業(yè)學校）

離心泵節(jié)能措施探討

劉恒義（本溪市化學工業(yè)學校）

研發(fā)離心泵節(jié)能技術是未來離心泵發(fā)展的必然之路。針對離心泵在節(jié)能設計、節(jié)能理念、選型以及使用等方面存在的問題，從節(jié)能設計、合理選型、經濟調度、系統(tǒng)布置和維護保養(yǎng)等方面對離心泵的節(jié)能技術措施進行了探討，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

隨著經濟社會的發(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用于我國的各個領域。據(jù)我國流體機械專業(yè)機構的研究調查顯示，世界范圍內水泵的電能消耗占整個工業(yè)設備總消耗的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行效率，在不影響其流體輸送功能的同時，做到經濟性和節(jié)能性，對節(jié)約能源、保護環(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）缺乏科學的節(jié)能設計。當前國內離心泵的設計主要還是采用基于經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的節(jié)能設計，造成離心泵始終無法在效率提升上有大的突破，再加上離心泵生產廠家大多只關注眼前利益，不愿意在節(jié)能設計上投入資源，使得我國離心泵的節(jié)能設計一直處于一個停滯不前的狀態(tài)。此外，為了應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“全揚程”的設計風潮，即在離心泵的整個工況曲線上，揚程全不超工，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行效率、可靠性、穩(wěn)定性、環(huán)境適應性、使用壽命以及對材料的利用率等在內的綜合改善問題。以離心泵的環(huán)境適應性為例，離心泵的運行環(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，此時就應該根據(jù)離心泵的實際運行環(huán)境作適應性設計，否則就不能取得良好的節(jié)能效益?？偠灾瑢﹄x心泵的節(jié)能認知理念應該是一個綜合全面的體系，不能僅簡單地把追求效率指標認為是節(jié)能，而應有一個全面整體的認識。

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，但造成的直接結果就是離心泵的正常工況點不在高效區(qū)，導致驅動電動機或柴油機做了大量的無用功。

4）使用不當。隨著使用時間的延長，泵的各項性能指標都會有一定程度的下降，如果使用中不加強維護保養(yǎng)，有故障隱患時沒有及時檢修，導致離心泵始終運行在一個“亞健康”的狀態(tài)下，則必然會造成其運行效率的下降，嚴重時還可能發(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，造成水力損失嚴重，遠遠低于設計要求，同樣會造成能源的浪費。

2 提高離心泵節(jié)能性能的技術措施

2.1節(jié)能優(yōu)化設計

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

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

離心泵的具體用途不同，所應選用的機械密封件的特性也應有所側重。實際中，由于離心泵的機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，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行效率降低。離心泵的設計和制造企業(yè)可以考慮邀請用戶參與產品的設計和制造全過程，將技術服務貫穿于泵的全生命周期，把對用戶出現(xiàn)問題后的售后補償服務盡量前移到根據(jù)用戶的實際需求改善設計方案和制造工藝，協(xié)助用戶正確選型。具體而言，離心泵的選型內容主要包括泵的型號、規(guī)格、轉速，以及配套驅動電動機的功率等，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程。

2）正常運行的工況點應落在設計的高效區(qū)。

3）在滿足實際要求的前提下，盡量選擇那些體積小、質量輕、結構簡單的離心泵。

4）盡量選擇高轉速的泵。

5）安全可靠。要保證泵的運轉穩(wěn)定，應盡量選用性能曲線沒有“駝峰”的泵，否則也應讓正常工況點處于駝峰區(qū)的右側，而且壓能應低于零流量下的壓能，以方便投入同類設備并聯(lián)運行。

6）有特殊使用要求的泵還應考慮具體要求。

2.3經濟調度

對于給水泵而言，保持較低的給水系統(tǒng)壓力，優(yōu)先運行效率較高的給水泵，并盡量減少給水泵的啟停操作，則通常能達到一個較好的安全經濟運行效果。對于循環(huán)泵而言，增加泵的運行臺數(shù)或增大泵的葉片裝置(對可調葉片軸流泵)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，這就需要權衡經濟效益與泵增加的功耗來確定最佳的經濟調度方案。

2.4合理布置離心泵管路

管道布置應盡可能減少彎管，必須轉彎處，彎曲半徑取管道直徑的3～5倍為宜，轉角以大于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)進行檢修與維護，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、提出并應用實施了一些節(jié)能技術措施，但整體效果并不理想，離心泵在工業(yè)設備中耗能“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)能技術措施繼續(xù)做深入研究，并在此基礎上對離心泵系統(tǒng)進行優(yōu)化設計和改造。

[1]梁高紅,劉華川,楊光喬,等.提高離心輸油泵運行效率探討[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)化設計方法[J].排灌機械工程學報,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，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)技術學院，117004。