張世杰

摘 要：高效節(jié)能浴缸泵是標準1HP的通用電泵，一種新型高效節(jié)能浴缸配套用泵，滿足現(xiàn)階段能效相關法規(guī)要求；由電動機與水泵部分組成，電機包括前端、后端、轉(zhuǎn)子、定子、機座、接線盒等組成，水泵包括泵殼、泵殼、葉輪、葉輪口環(huán)、機械密封等組成。高效的浴缸泵由高效電動機配與高效率的水泵部分，針對實際最佳效率使用區(qū)域，調(diào)試出經(jīng)濟環(huán)保節(jié)約成本及工藝可實現(xiàn)性的電泵，性能穩(wěn)定同時節(jié)約成本，特別在最佳使用區(qū)域，效率提升2-5%，成本節(jié)約5%。

關鍵詞：浴缸泵；高效節(jié)能；電動機；水泵結構

一、技術背景

節(jié)能減排現(xiàn)已成中國經(jīng)濟開展規(guī)劃大綱的首要內(nèi)容，目前我國工業(yè)能耗約占總能耗的70%，加上非工業(yè)電機能耗，電機實際能耗約占總能耗的50%以上。這對整個社會資源產(chǎn)生了極大的浪費。電泵的動力源為電動機，電機的能耗占據(jù)至關重要的地位，我國電泵行業(yè)所面臨的國際社會的巨大競爭壓力和挑戰(zhàn)日益加劇。從國際和國內(nèi)發(fā)展趨勢來看，推廣中國高效率電泵是非常有必要的，這也是產(chǎn)品發(fā)展的要求，使我國電泵產(chǎn)品跟上國際發(fā)展潮流，同時也有利于推進行業(yè)技術進步和產(chǎn)品出口的需要。

隨著人們生活水平的提高，高檔衛(wèi)浴產(chǎn)品進入千家萬戶，按摩浴缸就是其中一種。按摩浴缸為達到水流沖擊按摩效果，配置多臺浴缸泵產(chǎn)生水流壓力，這是能耗的主要部件。所以開發(fā)高效節(jié)能浴缸泵是提高能源利用率的重要措施之一，減少我國工業(yè)能耗用量，符合我國發(fā)展的需要，也是非常必要的。

二、結構說明

高效節(jié)能浴缸泵是標準1HP的通用電泵，由電動機與水泵部分組成，電機包括1后端、2機座、3接線盒、4轉(zhuǎn)子、5定子、6前端等組成，水泵包括7泵殼、8機械密封、9葉輪、10葉輪口環(huán)、11泵蓋等組成。高效的浴缸泵由高效電動機配與高效率的水泵部分，針對實際最佳效率使用區(qū)域，調(diào)試出經(jīng)濟環(huán)保節(jié)約成本及工藝可實現(xiàn)性的電泵。

三、高效電動機

1HP電泵一般設計63機座電動機，采用Φ90外圓直徑?jīng)_片鐵芯，在定子外徑不變的情況下，增加定子槽截面積會減少磁路面積，增加齒部磁密。合理設計切邊面積比例，成本與性能相結合，達到效率最大化最終目的。應用最佳繞線和絕緣尺寸、大導線截面積可增加定子的滿槽率。定子繞組端部損耗占繞組總損耗的1/4～1/2，控制繞組端部長度，可有效提高電動機效率。電動機轉(zhuǎn)子損耗主要與轉(zhuǎn)子電流和電阻有關，可增加轉(zhuǎn)子槽截面積，因為小電動機一般為鑄鋁轉(zhuǎn)子，想減小轉(zhuǎn)子繞組的電阻，鑄鋁的質(zhì)量非常重要，特別是鑄鋁后鋁的致密性，不但影響電機效率，對電機起動性能影響也很大。鑄鋁前采用高溫除油處理，對鑄鋁致密性效果十分明顯，可在實際生產(chǎn)推廣應用。

為了達到足夠效率，適當增加鐵芯的長度以降低磁通密度，在有限的機座空間里，計算合理的鐵芯長度。同時減少鐵芯硅鋼片的厚度來減少感應電流的損失，如用冷軋硅鋼片代替熱軋硅鋼片可減小硅鋼片的厚度。去除定子疊片后的扣片，實現(xiàn)沖片自扣結構，通過對磁滯損耗測試對比找到最適合的冷軋硅鋼片；鐵芯硅鋼片絕緣涂層及熱處理等技術也是起決定因素，鐵芯硅鋼片加工后的剩余應力會嚴重影響電動機的損耗，硅鋼片加工時，裁剪方向、沖剪應力對鐵芯損耗的影響較大。

四、高效水泵結構

在認識到浴缸水力系統(tǒng)中電泵節(jié)能的重要性，并采取一定節(jié)能技術實踐后，水場的壓力和供水量等會逐漸與系統(tǒng)原設計參數(shù)發(fā)生偏離，有可能導致水泵的運行環(huán)境與設備不匹配，反而使水泵供電能耗增加。此時若要達到整體的節(jié)能效果，就需要對水力系統(tǒng)中偏離設計參數(shù)的葉輪進行適當?shù)那邢鞲脑?，以此保證系統(tǒng)流量和壓力處于水泵運行的最佳狀態(tài)范圍內(nèi)，進而達到節(jié)能的預期效果。通常情況下，通過部分水泵葉輪切削改造，可以實現(xiàn)節(jié)能1O%～15%左右。需要注意的是，水泵葉輪切削改造技術應用的過程中，由于以較低效區(qū)工況點向高效區(qū)工況點轉(zhuǎn)移為直接目的，而水泵特性曲線和管路特性曲線是決定水泵運行工況的主要因素，所以在部分水泵葉輪切削改造技術實質(zhì)上就是對兩種曲線進行改變的過程。

葉輪是水泵性能的主要決定因素之一，葉輪的性能好壞對整泵的效率影響很大，采用扭曲葉片處理，水流通過更順暢。模擬混流泵葉輪葉片，采用3D扭曲技術，針對1HP電泵設計5片葉片，達到效率最佳使用點。葉輪入口外圓泄漏是影響效率的重要因素，現(xiàn)大部分廠家都是追求葉輪入口外圓直徑與泵體配合間隙，認為間隙越小，效率越高。間隙小是可以提高效率，但實際生產(chǎn)中對裝配工藝的要求十分高，控制不好就會出現(xiàn)葉輪與泵體碰擦現(xiàn)象。而增加葉輪活動口環(huán)可以簡單解決這一問題，葉輪口活與葉輪間隙可以很小，能保持自由轉(zhuǎn)動即可，保證電泵高效能。電泵動行時，活動口環(huán)由于壓力作用是靜止在泵體上不動的，葉輪與活動口環(huán)保持相對轉(zhuǎn)動，不會出現(xiàn)碰擦現(xiàn)象。

浴缸泵進水口多也下進方式，方便電泵停止運行后排清泵體殘留水。由于葉輪是中心進水的，泵蓋下進水需提升至葉輪中心高度。實現(xiàn)的方式可以增加導流板差少水流提升過程損失，但導流板需增加成本，且裝配較困難，影響生產(chǎn)效率。新型泵蓋流道設計，無導流板設計，對水流提升能量損耗小，配合渦殼式流道泵體，但到高效節(jié)能要求。

五、結論

結構合理的泵體配置高效電動機，一種新型高效節(jié)能浴缸配套用泵，滿足現(xiàn)階段能效相關法規(guī)要求。性能穩(wěn)定同時節(jié)約成本，特別在最佳使用區(qū)域，效率提升2-5%，成本節(jié)約5%，且整泵安裝尺寸不變。提高整體生產(chǎn)效益，產(chǎn)品推出市場，得到廣大客戶的認可。

參考文獻

[1]張鑫.降低企業(yè)電動機能耗的幾種技術措施[J]；現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化

[2]關醒凡.現(xiàn)代泵技術手冊[M].北京；宇航出版社

[3]袁曉婷.異步電動機節(jié)電的方法探討[J]；黑龍江科技信息

[4]張啟華.葉輪機械流體力學基礎 M].北京；科學出版社

[5]牟介剛、李必祥.離心泵設計實用技術[M].北京；機械工業(yè)出版社

（作者單位：廣東凌霄泵業(yè)股份有限公司）