水泵節(jié)能降耗技術(shù)探討
作者： 2015年08月20日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 瀏覽量：
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隨著城市供水事業(yè)的發(fā)展，供水企業(yè)在優(yōu)質(zhì)保量供水的前提下越來越注重節(jié)能降耗工作的開展。在供水企業(yè)中，水泵作為輸、配水設(shè)備，其所耗電能占水廠用電的85%—90%，因此，探索和應(yīng)用水泵節(jié)能技術(shù)對水廠的節(jié)能降耗具有
隨著城市供水事業(yè)的發(fā)展，供水企業(yè)在優(yōu)質(zhì)保量供水的前提下越來越注重節(jié)能降耗工作的開展。在供水企業(yè)中，水泵作為輸、配水設(shè)備，其所耗電能占水廠用電的85%—90%，因此，探索和應(yīng)用水泵節(jié)能技術(shù)對水廠的節(jié)能降耗具有重要的意義。
一、通過合理選擇水泵節(jié)能
1.水泵的合理選型
新建水廠應(yīng)根據(jù)水廠近遠(yuǎn)期的日供水量來確定水泵參數(shù)。原則上，取水泵房的水泵流量和揚(yáng)程應(yīng)按最高日平均時供水量和揚(yáng)程來選取，同時應(yīng)考慮流量變化和水源水位變化時的水泵效率，以求經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。二級泵房的水泵應(yīng)按最高日最高時供水量和管網(wǎng)計算得出的總揚(yáng)程選泵，此外，還應(yīng)考慮流量變換時的水泵效率。泵的造型應(yīng)該使泵的運(yùn)行揚(yáng)程和流量接近額定揚(yáng)程和額定流量，使運(yùn)行時工礦點(diǎn)經(jīng)常保持在高校區(qū)。泵的選用常根據(jù)比轉(zhuǎn)速ns來選取，它是選擇泵的類型的重要指標(biāo)，其計算公式為：
式中Q、H為最高效率點(diǎn)的流量和揚(yáng)程，但在實(shí)際計算中，因?yàn)楸玫男吞柎x，無法查取最高效率點(diǎn)的值，一般就用生產(chǎn)要求的值代替，或者用下式近似求取：
泵的轉(zhuǎn)速n應(yīng)盡量和電動機(jī)的轉(zhuǎn)速一致，以便于直聯(lián)。有了Q、H和n的可以求出ns，由ns去查泵的“型普”，確定泵的類型，在這種類型的型普中選取最適合的型號，最后在泵的樣本中細(xì)查該泵的性能曲線，再由管路性能曲線確定泵的工作點(diǎn)，如效率在高效區(qū)，則滿足要求，即可選定。
2.水泵性能的選擇
對于工藝流量穩(wěn)定的水泵，其性能選擇的重點(diǎn)是保證泵運(yùn)行的高效。在平均揚(yáng)程時，如果工藝流量調(diào)節(jié)幅度較大又較繁，則應(yīng)特別注意Q—H曲線和Q—y曲線的調(diào)節(jié)范圍是否比較平坦，能否是泵在效率較高的區(qū)域運(yùn)轉(zhuǎn)。
二、通過水泵的合理配套和組合運(yùn)行節(jié)能
1.水泵的合理配套
一般泵站內(nèi)的工作水泵至少有2—3臺，從節(jié)能和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的角度考慮，應(yīng)選揚(yáng)程相近、流量大小不同的泵搭配，以實(shí)現(xiàn)大、小泵合理配置方案。當(dāng)用水負(fù)荷變化幅度較大且較頻繁時，最好再配置一臺調(diào)速泵，以適應(yīng)用水量的變化。當(dāng)用水量大時，就運(yùn)行大泵，用水量小時，停大泵運(yùn)行小泵。如此配置，不但減少了水泵的運(yùn)行臺數(shù)，而且可以使所有的水泵都在高效區(qū)運(yùn)行，水泵電耗明顯下降，同時供水調(diào)配也更加靈活。
2.水泵并聯(lián)組合運(yùn)行
在工藝要求大流量或流量有劇烈變動的場合，可視具體情況采取水泵不同組合運(yùn)行，以提高泵的運(yùn)轉(zhuǎn)效率（水泵并聯(lián)臺數(shù)最多不超過四臺）。
三、采用水泵調(diào)速技術(shù)節(jié)能
1.水泵調(diào)速節(jié)能的原理
水泵調(diào)速節(jié)能的原理可以根據(jù)流體力學(xué)的相似定律推導(dǎo)出，其性能與轉(zhuǎn)速的關(guān)系是：流量正比于轉(zhuǎn)速，揚(yáng)程正比于轉(zhuǎn)速的平方，功率正比于轉(zhuǎn)速的三次方。函數(shù)關(guān)系如下：
2.水泵調(diào)速的條件及調(diào)速水泵的選擇
（1）選擇水泵調(diào)速的條件
供水量隨季節(jié)、晝夜變化而明顯變化或時變化系數(shù)較大時，水泵經(jīng)常在偏高揚(yáng)程或偏離高效區(qū)的大流量、低揚(yáng)程的工況點(diǎn)運(yùn)行，在無法改選泵型時，應(yīng)考慮采用調(diào)速水泵。
（2）調(diào)速水泵的選擇
在有多臺水泵時，應(yīng)選流量最大、經(jīng)常運(yùn)行的水泵作為調(diào)速泵，調(diào)速水泵的運(yùn)行工況點(diǎn)應(yīng)位于水泵高效段的中間，即額定轉(zhuǎn)速時的工況點(diǎn)位于高效段的右端，甚至可超出而位于高效段以右。另外，比轉(zhuǎn)數(shù)ns過小或過大的水泵均不宜作為調(diào)速泵，中、高比轉(zhuǎn)數(shù)的離心泵（ns=80-300）作為調(diào)速泵效果最好。
3.水泵調(diào)速的方式及特點(diǎn)
（1）可控硅串級調(diào)速 特點(diǎn)是效率高、技術(shù)成熟，適用于70—95%調(diào)速，但調(diào)速裝置功率因數(shù)低，并對電網(wǎng)有污染。
（2）電磁滑差調(diào)速 特點(diǎn)是控制簡單，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，便于遙控和自控，功率因數(shù)高，缺點(diǎn)是具有滑差損耗。
（3）液體粘性調(diào)速器（又稱油膜離合器）特點(diǎn)是調(diào)節(jié)容量大，體積小，可在30%—100%額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)調(diào)速，造價低，但油膜離合器對機(jī)械油的要求非常高，且有一定滑差損失。
（4）變頻調(diào)速 是調(diào)速技術(shù)中最為先進(jìn)的方式，它節(jié)能潛力大，噪聲小，供水管網(wǎng)壓力穩(wěn)定，維護(hù)管理方便，故障少，但價格昂貴。我公司水廠二級泵房應(yīng)用了ABB公司的ACS—600型大功率變頻調(diào)速裝置，水泵功率為560KW。在目前水廠供水量未達(dá)設(shè)計負(fù)荷時，運(yùn)行該裝置能保持供水管網(wǎng)壓力恒定，且便于調(diào)度，運(yùn)行效果良好。
隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，變頻調(diào)速將成為水泵調(diào)速的主流，為節(jié)能降耗創(chuàng)下可觀的效益。
4.水泵最佳調(diào)速比的確定
由水泵理論可知，在調(diào)速范圍不很寬時，水泵轉(zhuǎn)速的改變會導(dǎo)致特性曲線的改變，從而導(dǎo)致工況點(diǎn)改變，使水泵處在高效區(qū)運(yùn)行。
水泵的最佳調(diào)速比應(yīng)該是
四、加強(qiáng)對水泵的能平衡測試，并及時更新改造，提高水泵運(yùn)行效率，達(dá)到節(jié)能目的
1.定期測定水泵特性，主要是Q—H特性和Q—y特性，如測出水泵的效率很低，則應(yīng)及時更換水泵或葉輪。
2.選型不當(dāng)或揚(yáng)程、流量過大時，對單級泵可采用車削葉輪外徑的辦法降低揚(yáng)程和流量，使其在高效區(qū)運(yùn)行。葉輪切削量與比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)，如表1所示，如車削量過大會引起泵效率過低反而得不償失，一般采用逐步車削的辦法以獲得最佳的葉輪車削量。
五、加強(qiáng)水泵的維護(hù)管理，積極采用新技術(shù)新材料，提高水泵效率
1.提高水泵的加工、裝配質(zhì)量，確保水泵運(yùn)行安全可靠，盡量縮小口環(huán)間隙。
2.加強(qiáng)維修，及時修補(bǔ)合理的泄漏間隙，當(dāng)發(fā)現(xiàn)口環(huán)破裂或磨損后的泄漏間隙以超過規(guī)定值時，應(yīng)進(jìn)行修理或更換，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及實(shí)測數(shù)據(jù)確定口環(huán)半徑間隙為葉輪口環(huán)外徑的2.5—3.5%。
3.積極采用新型的密封填料。填料在軸封裝置中起著阻水或阻氣的密封作用，選擇一種密封性能好的填料，不僅可以解決泄漏、降低耗用，還可在一定程度上提高水泵效率。2000年我公司在水廠二泵房的離心泵上首先適試用了BPT20型液體新型密封填料，這種填料無需冷卻和沖洗，不磨損軸和軸承，提高了泵效，使用效果良好。
水泵節(jié)能的前景十分廣闊，只要我們開拓思維、不斷探索，因地制宜地實(shí)施水泵節(jié)能技術(shù)，供水企業(yè)的節(jié)能降耗工作將取得顯著成效。
一、通過合理選擇水泵節(jié)能
1.水泵的合理選型
新建水廠應(yīng)根據(jù)水廠近遠(yuǎn)期的日供水量來確定水泵參數(shù)。原則上，取水泵房的水泵流量和揚(yáng)程應(yīng)按最高日平均時供水量和揚(yáng)程來選取，同時應(yīng)考慮流量變化和水源水位變化時的水泵效率，以求經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。二級泵房的水泵應(yīng)按最高日最高時供水量和管網(wǎng)計算得出的總揚(yáng)程選泵，此外，還應(yīng)考慮流量變換時的水泵效率。泵的造型應(yīng)該使泵的運(yùn)行揚(yáng)程和流量接近額定揚(yáng)程和額定流量，使運(yùn)行時工礦點(diǎn)經(jīng)常保持在高校區(qū)。泵的選用常根據(jù)比轉(zhuǎn)速ns來選取，它是選擇泵的類型的重要指標(biāo)，其計算公式為：
式中Q、H為最高效率點(diǎn)的流量和揚(yáng)程，但在實(shí)際計算中，因?yàn)楸玫男吞柎x，無法查取最高效率點(diǎn)的值，一般就用生產(chǎn)要求的值代替，或者用下式近似求取：
泵的轉(zhuǎn)速n應(yīng)盡量和電動機(jī)的轉(zhuǎn)速一致，以便于直聯(lián)。有了Q、H和n的可以求出ns，由ns去查泵的“型普”，確定泵的類型，在這種類型的型普中選取最適合的型號，最后在泵的樣本中細(xì)查該泵的性能曲線，再由管路性能曲線確定泵的工作點(diǎn)，如效率在高效區(qū)，則滿足要求，即可選定。
2.水泵性能的選擇
對于工藝流量穩(wěn)定的水泵，其性能選擇的重點(diǎn)是保證泵運(yùn)行的高效。在平均揚(yáng)程時，如果工藝流量調(diào)節(jié)幅度較大又較繁，則應(yīng)特別注意Q—H曲線和Q—y曲線的調(diào)節(jié)范圍是否比較平坦，能否是泵在效率較高的區(qū)域運(yùn)轉(zhuǎn)。
二、通過水泵的合理配套和組合運(yùn)行節(jié)能
1.水泵的合理配套
一般泵站內(nèi)的工作水泵至少有2—3臺，從節(jié)能和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的角度考慮，應(yīng)選揚(yáng)程相近、流量大小不同的泵搭配，以實(shí)現(xiàn)大、小泵合理配置方案。當(dāng)用水負(fù)荷變化幅度較大且較頻繁時，最好再配置一臺調(diào)速泵，以適應(yīng)用水量的變化。當(dāng)用水量大時，就運(yùn)行大泵，用水量小時，停大泵運(yùn)行小泵。如此配置，不但減少了水泵的運(yùn)行臺數(shù)，而且可以使所有的水泵都在高效區(qū)運(yùn)行，水泵電耗明顯下降，同時供水調(diào)配也更加靈活。
2.水泵并聯(lián)組合運(yùn)行
在工藝要求大流量或流量有劇烈變動的場合，可視具體情況采取水泵不同組合運(yùn)行，以提高泵的運(yùn)轉(zhuǎn)效率（水泵并聯(lián)臺數(shù)最多不超過四臺）。
三、采用水泵調(diào)速技術(shù)節(jié)能
1.水泵調(diào)速節(jié)能的原理
水泵調(diào)速節(jié)能的原理可以根據(jù)流體力學(xué)的相似定律推導(dǎo)出，其性能與轉(zhuǎn)速的關(guān)系是：流量正比于轉(zhuǎn)速，揚(yáng)程正比于轉(zhuǎn)速的平方，功率正比于轉(zhuǎn)速的三次方。函數(shù)關(guān)系如下：
2.水泵調(diào)速的條件及調(diào)速水泵的選擇
（1）選擇水泵調(diào)速的條件
供水量隨季節(jié)、晝夜變化而明顯變化或時變化系數(shù)較大時，水泵經(jīng)常在偏高揚(yáng)程或偏離高效區(qū)的大流量、低揚(yáng)程的工況點(diǎn)運(yùn)行，在無法改選泵型時，應(yīng)考慮采用調(diào)速水泵。
（2）調(diào)速水泵的選擇
在有多臺水泵時，應(yīng)選流量最大、經(jīng)常運(yùn)行的水泵作為調(diào)速泵，調(diào)速水泵的運(yùn)行工況點(diǎn)應(yīng)位于水泵高效段的中間，即額定轉(zhuǎn)速時的工況點(diǎn)位于高效段的右端，甚至可超出而位于高效段以右。另外，比轉(zhuǎn)數(shù)ns過小或過大的水泵均不宜作為調(diào)速泵，中、高比轉(zhuǎn)數(shù)的離心泵（ns=80-300）作為調(diào)速泵效果最好。
3.水泵調(diào)速的方式及特點(diǎn)
（1）可控硅串級調(diào)速 特點(diǎn)是效率高、技術(shù)成熟，適用于70—95%調(diào)速，但調(diào)速裝置功率因數(shù)低，并對電網(wǎng)有污染。
（2）電磁滑差調(diào)速 特點(diǎn)是控制簡單，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，便于遙控和自控，功率因數(shù)高，缺點(diǎn)是具有滑差損耗。
（3）液體粘性調(diào)速器（又稱油膜離合器）特點(diǎn)是調(diào)節(jié)容量大，體積小，可在30%—100%額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)調(diào)速，造價低，但油膜離合器對機(jī)械油的要求非常高，且有一定滑差損失。
（4）變頻調(diào)速 是調(diào)速技術(shù)中最為先進(jìn)的方式，它節(jié)能潛力大，噪聲小，供水管網(wǎng)壓力穩(wěn)定，維護(hù)管理方便，故障少，但價格昂貴。我公司水廠二級泵房應(yīng)用了ABB公司的ACS—600型大功率變頻調(diào)速裝置，水泵功率為560KW。在目前水廠供水量未達(dá)設(shè)計負(fù)荷時，運(yùn)行該裝置能保持供水管網(wǎng)壓力恒定，且便于調(diào)度，運(yùn)行效果良好。
隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，變頻調(diào)速將成為水泵調(diào)速的主流，為節(jié)能降耗創(chuàng)下可觀的效益。
4.水泵最佳調(diào)速比的確定
由水泵理論可知，在調(diào)速范圍不很寬時，水泵轉(zhuǎn)速的改變會導(dǎo)致特性曲線的改變，從而導(dǎo)致工況點(diǎn)改變，使水泵處在高效區(qū)運(yùn)行。
水泵的最佳調(diào)速比應(yīng)該是
四、加強(qiáng)對水泵的能平衡測試，并及時更新改造，提高水泵運(yùn)行效率，達(dá)到節(jié)能目的
1.定期測定水泵特性，主要是Q—H特性和Q—y特性，如測出水泵的效率很低，則應(yīng)及時更換水泵或葉輪。
2.選型不當(dāng)或揚(yáng)程、流量過大時，對單級泵可采用車削葉輪外徑的辦法降低揚(yáng)程和流量，使其在高效區(qū)運(yùn)行。葉輪切削量與比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)，如表1所示，如車削量過大會引起泵效率過低反而得不償失，一般采用逐步車削的辦法以獲得最佳的葉輪車削量。
五、加強(qiáng)水泵的維護(hù)管理，積極采用新技術(shù)新材料，提高水泵效率
1.提高水泵的加工、裝配質(zhì)量，確保水泵運(yùn)行安全可靠，盡量縮小口環(huán)間隙。
2.加強(qiáng)維修，及時修補(bǔ)合理的泄漏間隙，當(dāng)發(fā)現(xiàn)口環(huán)破裂或磨損后的泄漏間隙以超過規(guī)定值時，應(yīng)進(jìn)行修理或更換，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及實(shí)測數(shù)據(jù)確定口環(huán)半徑間隙為葉輪口環(huán)外徑的2.5—3.5%。
3.積極采用新型的密封填料。填料在軸封裝置中起著阻水或阻氣的密封作用，選擇一種密封性能好的填料，不僅可以解決泄漏、降低耗用，還可在一定程度上提高水泵效率。2000年我公司在水廠二泵房的離心泵上首先適試用了BPT20型液體新型密封填料，這種填料無需冷卻和沖洗，不磨損軸和軸承，提高了泵效，使用效果良好。
水泵節(jié)能的前景十分廣闊，只要我們開拓思維、不斷探索，因地制宜地實(shí)施水泵節(jié)能技術(shù)，供水企業(yè)的節(jié)能降耗工作將取得顯著成效。
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