目前我国水泵行业由于设计、生产和使用过程中的诸多不科学、不合理性导致大量电能浪费和资源损失。在能源日趋紧张的今天,正确地进行水泵选型,及时调节水泵的工况点,使水泵运行在高效区,认真做好水泵巡回检查,提高设备的检修质量,对于节约电耗,降低成本,提高企业经济效益具有很大的经济意义。特别是大流量低扬程高比转速的双吸单级离心循环冷却水泵在工业上广泛应用,对其进行节能技术分析与改造,有着显著的经济和社会效益。
　　
　　一、水泵低效的原因分析
　　
　　水泵可以通过公式N=1.732V*I*COSφ计算出水泵消耗的总功率,通过Ne=1.732V*I*COSφ*η电可以计算出电机输入泵的轴功率,同时Ne=γQH/102η。以上三个公式中V为电压,I为电流,η电为电机效率,η为水泵的效率。
　　水泵的效率η=ηmηvηh,ηm为机械效率,ηv为容积效率,ηh为水力效率。从中可以清晰地看出,提高η和η电便可以降低电能消耗,达到节约电能的目的。
　　■影响水泵效率的三种损失
　　●机械损失
　　机械损失包括泵轴在轴承内转动的摩擦损失,轴与轴封之间的摩擦损失,叶轮两侧盖板和液体间发生的摩擦损失(圆盘摩擦损失)。现在很多S型或SH型双吸清水离心泵大量还是用的填料密封,单纯从首次购置成本上来看填料密封要比机械密封经济。但是机械密封要比填料密封的能耗少2～3个百分点,因此从长远节能的目标上看,选用填料密封所带来的损失要远远大于机械密封,对大功率泵来说尤为明显。
　　●容积损失
　　容积损失主要包括压力水流通过叶轮与密封环之间的间隙从叶轮出口流入叶轮入口,及压力水流通过平衡孔及平衡盘间隙流回吸水室造成的损失。
　　●水力损失
　　水力损失反映了各水泵生产厂家的水泵设计水准。
　　■水泵的选型对水泵效率的影响
　　这主要表现在我们选择水泵时,是根据最大用水量来选择水泵的流量,根据满足最不利点水压来选择水泵的扬程。这使得在水泵日常运行时,水泵工况点处于水泵非高效区。
　　比如出水量很少时,扬程很高,余压较大,造成电能浪费;出水量很大时,虽然水泵扬程较低,但水泵效率更低,也造成电能浪费。同时水泵容易出现自停现象,有时烧毁电机(后种现象大多出现在为了节约电能而减少水泵的启动台数情况下)。
　　■水泵联合工作对水泵效率的影响
　　水泵并联台数过多,水量增加将非常有限,却过多地消耗了电能。当不同型号的水泵进行并联工作时,这种现象就更明显。
　　导致离心泵大量电能浪费和资源损失,主要体现在:
　　1、水泵设备设计、生产与制造
　　提高泵效一直是从业人员追求的重要目标之一。但是通过调研论证及与国外同类泵比较发现,我国目前的水泵运行效率总体偏低,能耗浪费严重,其运行效率还有较大的提升空间。目前的清水离心泵无论是单吸还是双吸、单级还是多级其基本设计思路和设计方法都是沿用过去传统的速度设计法,这种设计方法建立在已有设备设计的经验基础上,因此在效率上不大可能超过已有的水平。也就不可能在水力效率上有所突破。甚至有的厂商一直沿用过去几十年的老图纸,在老泵的基础上反复借鉴,越借越差,最后性能特别是效率与标准相差甚远,也就根本谈不上先进与节能。国内许多泵类生产企业的生产调节参差不齐,生产工艺也千差万别。有的泵生产企业检验、生产条件不够,加工、装配粗糙,这样同样会造成泵的能效偏低。
　　另外,目前对泵认识存在许多偏差与不足,认为泵技术含量低、加工粗糙,社会认可低。可是我们可以试想一下,如果将泵能效提高一个百分点,那将是对我国国民经济的一个多么巨大的贡献。
　　2、设备选型
　　泵作为一种多点多区间可连续无间断调节运行的机械设备,其运行工况不仅由泵本身特性确定,还受到与之相对应的系统管路特性影响。众所周知,一般情况下,泵的设计点通常是泵的最佳工况点,前后有一段最佳工作高效区。泵只有在高效区运转,才能使泵的运行效率高、运行可靠性好。通过对很多水泵使用单位的广泛调研,发现这种系统管路与泵特性不相匹配的现象十分突出。大多数是因为当初系统设计者,没能准确的预测系统管路和管阻特性,也有是因为安全余量选的过大,使得泵选型时选得过大,使得泵不能在其高效区运转,泵的实际运转运转效率远低于泵的最高效率,造成着大马拉小车的现象。这种现象不仅仅只会在以前的系统设计中出现,今后在此类系统管路设计中可能还会出现,这样类似与不呢个相适应的管路管阻特性分析研究的出现与成熟显得尤为重要。通过调研发现,有的不合理的系统设计中的能量浪费多达40%,有的甚至更多,少的也有20%左右。如此是一个多么巨大的能量浪费。
　　3、设备维护
　　象其他机械设备一样,泵在运行之初还能保持其高效性,但随着运行时间的增加,其运行效率也会不断下降。究其原因,泵效的大量下降与泵的维护不到位、不及时还是有很大关系的。在运行之初,泵各零部件均是运转正常。但是随着时间推移,其口环间隙、轴封、轴承磨损加剧、电机效率、系统管路老化等都会对泵的运行效率产生较大的影响。如果及时针对上述情况进行及时维护保养,对保持泵的高效运转有着十分重要的意义。而这一点目前往往被忽视,造成一些不必要的浪费。
　　
　　二、水泵节能途径:
　　
　　■使供水管路水力阻力特性与循环水泵的扬程相匹配
　　由于泵房、供水点选址地理环境的不同,供水管路的布置也不尽相同,因而或多或少的存在着管路阻力特性与水泵扬程不相匹配的现象。使水泵在低效区运行,如果对水泵的实际运行扬程和流量进行实测,通过对水泵的叶轮进行切削等作相应的技术改造,改造后的水泵流量保持不变的前提条件下使扬程与管路阻力特性相匹配,水泵就可在高效区域运行,以达降低循环水泵电耗的目的。
　　■改进叶轮材质提高制造精度
　　水泵叶轮的圆盘摩擦损失主要与叶轮的表面粗糙度成正比。而循环水泵的叶轮一般都采用铸铁或铸钢材料整体铸造而成,叶轮过流表面较为粗糙,会产生较大的圆损失。同时高比转速离心泵的叶片为扭叶片,整体铸造叶轮会与设计值产生教大的偏差,此偏差又会使水泵产生一定的流动损失。如果能用表面既光滑抗气蚀能力又强的不锈钢材料采用铸焊与机械精加工相结合的制造工艺生产出的叶轮,可有效提高水泵的运行效率和叶轮的使用寿命。
　　■优化密封装置,减少容积损失
　　从长远节能的目标上看,选用机械密封,尽量避免使用填料密封。
　　■优化叶轮水力流道,减少流动损失
　　流动损失发生在吸入室、叶轮流道、导叶和壳体中。流体和各部分流道壁面摩擦会生产摩擦损失;流道断面变化、转弯等会使边界层分离、产生二次流而引起扩散损失;由于工况改变,流量偏离设计流量时。入口流动角与叶片安装角不一致,会引起冲击损失。
　　如:河南神马氯碱化工股份有限公司循环水泵采用汉高乐泰(中国)公司的金属修补剂和刷涂陶瓷技术对水泵叶轮、泵壳进行了涂层处理。起到耐气蚀、腐蚀,延长使用寿命,降低能耗的效果。其节能原理是:A、堵住叶轮上的穿孔,防止高低压区连通,减少能量损耗。B、填补过流面的凹坑,降低过流阻力。C、非常光滑的刷涂陶瓷表面可以大大减少涡流的形成,降低涡流阻力。节能改造后可以降低能耗的10%。
　　
　　三、提高水泵效率的措施
　　
　　■合理选择水泵
　　进行水泵选择时,当水泵站服务范围不是很大,尽量减少水泵的富余流量和富余扬程,以保证水泵工况在正常运行时处于水泵的高效区。这样可以保证水泵高效率运行(当然购买水泵时应选择高质量的产品)。
　　■加强巡回检查,提高水泵检修质量
　　加强水泵运行巡回检查,提高水泵检修质量,对于提高水泵的效率是必不可少和十分必要的,不少单位都进行这项工作,但真正从节能的角度去执行这项工作的并非是多数。
　　■及时调节水泵工况点
　　水泵在运行过程中,应注意水泵的运行参数,准确判断水泵的工况点是否处于水泵的高效区,这一点对于提高水泵的效率,真正达到节能的目的是十分重要的,应该引起高度重视。当然,有时用户用水量变化较大,与要求水泵工作在高效区是矛盾的,这就需要选择比较好的方法进行调节:
　　①阀门调节:使用较多,也很普遍,节能效果差。
　　②叶轮切削:这种方式一般是一次性的,不过这种调节有时节能效果十分显著,循环水站曾对五台14SAP水泵进行叶轮切削,电流明显下降,流量增加而且满足使用要求。但需要注意的是叶轮的切削不是任意的,否则将得不偿失。
　　③控制水泵的开启数目:注意水泵并联过多并不经济,同时也要注意为了节能而人为地减少正常的开启数目,其一,将不能满足正常生产需要;其二,水泵的效率是很低的,而且容易出现水泵自停和烧毁电机。
　　④采用变频技术:当水泵功率较大,而且用户用水量变化较大,水泵余压较大,采用变频技术。这是最为理想的,当然采用变频技术需要一定的投资,这需进行经济技术比较,准确确定投资回收期是十分必要的。
　　
　　四、小结
　　
　　水泵在运行过程中,需要通过各种途径提高水泵的效率,从而达到节能的目的,在当今能源十分緊张的情况下重视这个问题是十分必要的,也是切实可行的。本文只对水泵的节能进行了粗浅的探讨。其实,一个单位使用的耗电设备是很多的,都存在效率问题,应该从提高效率、节约电耗上引起重视。