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摘 要：对于供水企业，电费约占自来水制水成本的70%，供水企业如何降低供水电耗是供水企业发展的永恒课题。离心泵作为供水企业的主要能耗设备，对其进行节能措施及应用的研究，对降低供水企业的供水电耗有重大意义。为了实现离心泵的节能最大化，本文将从改善水泵性能曲线、降低水力损失、优化运行方式三方面依次介绍离心泵的节能措施，并结合本厂实际情况，对新型节能涂料在离心泵中的应用进行分析和对比，具有一定的实践指导意义。
关 键 词： 离心泵；节能 ；实例
广州市自来水公司西洲水厂设计能力日供水量50万吨/天，取水泵站有5台取水泵组，送水泵站有7台送水泵组，均使用单级双吸卧式离心泵。经过多年的使用，我们对取送水泵站泵组进行了一系列的节能改造，通过更换高效节能型水泵、叶轮切削、喷涂节能涂料以及优化泵组运行搭配等方式节能降耗。
1 改善水泵性能曲线
1.1 通过更换水泵，使水泵运行在性能曲线的高效区间。
下表为我厂送水泵站原设计使用的7台32SAP-10H型离心泵的运行区间：表1
实际使用几年后，由于管网压力发生变化，离心泵扬程大部分时间运行在48-53米之间，原设计水泵实际运行中已偏离最高效点运行，导致泵站总体的效率偏低，电耗偏大，为解决离心泵偏工况运行，进一步提高泵组效率，降低送水电耗，我们对离心泵进行了重新选型，并将其中的4台离心泵更换为32SAP-13节能型水泵，其运行区间如下表： 表2
更换水泵后，新泵与旧泵运行数据对比，泵组效率提升接近5%，泵组电耗降低约10KWh/dam3，节能效果明显。
1.2 通过对离心泵叶轮的切削，改善其性能曲线，使水泵运行能接近高效点。
在实际生产中，由于夜间运行时段，管网压力较低，导致离心泵的工况点偏离高效区，此时可以考虑通过切削叶轮的办法来进行调整以适应工况[2]。
当离心泵叶轮的出口直径D2 被车削变小时，离心泵的流量和扬程均相应地下降，其特性曲线移向原始直径叶轮的特性曲线的下方，切削量越大（D2 越小）特性曲线下移越远[3]。如图1所示：
图1：叶轮切割的性能曲线
实际生产中由于夜间部分时段我厂在2013年5月采用叶轮切削的方法，对送水5#机（32SAP-10H型离心泵）进行节能改造。切削前5#泵的叶轮直径为890mm，切削后叶轮直径为830mm区间在较低扬程段，该泵改造前后数据没有可比性。因此需通过对比改造后5#机组合，与其他组合的数据进行分析，对比数据如下：
表3：开两台泵组时的数据对比
2 降低水泵的水力损失
降低水泵水利损失的主要措施：①利用打磨并在叶轮表面及泵壳内壁涂覆水泵抗磨减阻复合材料来提高泵内通流部件表面光洁度；②液体在过流部件各部位的速度大小确定要合理，而且速度的变化要平缓；③避免在流道内出现死区；④合理选择各过流部件的入、出口角度以减少冲击损失；⑤避免在流道内存在尖角、突然转变的情况[1]。
在实际生产中，对于使用单位最容易实现的措施就是第一点，对现有的叶轮及泵壳内壁进行打磨及涂覆水泵抗磨减阻复合材料。早在1999年我厂开始对水泵泵壳、叶轮表面试用“贝尔佐纳”1341-超光滑抗腐蚀涂料，节能效果明显，但由于进口材料费用较高，且汽蚀部位的涂料容易脱落，存在一定的缺点。
最近一两年我们采用国产新型节能涂料，能较好的解决上述缺点。该节能涂料为纳塑钢高分子材料，在施工过程中，首先对已拆卸的水泵叶轮及泵壳进行喷砂除锈处理；然后按比例均匀混合纳塑钢耐磨成型修复材料，对叶轮汽蚀凹坑部位进行必要的修复。该修复材料采用高分子重反应聚合物与硅钢合金混合，并以此为基础，构成由基料和固化剂组合成的粘接修补材料。其固化后经久耐用，且可进行机加工。
待修复材料固化后，对其表面进行打磨并清洁，然后对叶轮和泵壳施敷纳塑钢耐磨超滑涂层，该超滑涂层具有超滑减阻、附着力强、耐水性好等特点，可延长设备的使用寿命、提高效率等，并通过了国家卫生部安全涉水许可认证，可直接用于饮用水。待第一层涂层固化4小时（环境温度为20℃时），即涂层触手干后进行第二层施涂。在30℃下静止固化两天，完全固化后水泵便可投入使用。
在2012年9月我厂采用上述新型节能材料对4台送水泵组进行了整体喷涂，从而实现提高水泵效率，降低供水电耗的目标。分析对比数据如下：
2013年我厂供水总量为150110dam?，上述机组搭配开机时间分别占19.09%、21.28%和5.4%，年节能量为：
年节能量=年供水总量×节约电耗×开机率
=150110dam?×（7.97kW·h/dam?×19.09%+7.79kW·h/dam?×21.28%+9.65kW·h/dam?×5.4%）
=555407 kW·h
3 优化运行方式
目前水厂实际运行中管网压力是相对稳定的，正常情况下，夜间用水量少，管网压力低。日间用水量大，管网压力相对较高。这样就必然导致白天使用的水泵，在晚上会偏工况运行，导致水泵效率下降，甚至产生汽蚀。解决方法有两个，一是采用变频调速；另一个是通过切削叶轮或更换适合夜间运行压力的水泵。前者需要更换电机及增加高压变频器，投入成本高。后者只需要通过切削叶轮或更换水泵，在备用泵组足够的情况下，日间使用高扬程水泵运行，夜间采用低扬程水泵运行，同样能达到节能降耗的目的。
以我厂为例，送水泵站有7台泵组，目前日间供水压力在0.44～0.5MPa之间，换算成扬程约为46-53米之间；夜间供水压力在0.38～0.44MPa之间，换算成扬程约为40～46米之间。按目前这样的供水压力我们可以考虑通过更换水泵，将其中两台水泵的扬程控制在40～50米作为晚间运行，其余五台泵组的扬程维持不变，依然是44～55米这区间作为日间运行，具体水泵参数如下表7、表8。
两台夜间运行的水泵其高效区广，除了晚上使用效率高之外，在日间也能适用。这样搭配运行，除了提升泵组效率，还避免了日间运行泵组在夜间偏工况运行所导致的叶轮汽蚀情况。
4、结束语
离心泵的节能途径有很多，可以从泵的选型、运行、维护等多方面、多角度来考虑。合理选择离心泵的型号，对于不符合实际工况的水泵要及时进行处理，如变速调节、切割叶轮、调节叶轮数等。要对水泵进行定期的维护、保养，及时更换磨损严重的零部件。对效率低、而且使用年限长的旧泵组进行更新换代，提高运行效率。同时要对离心泵的运行操作进行规范管理并加以技术优化。
参考文献：
[1] 黄学. 离心泵的节能措施与应用分析[J]. 广西城镇建设. 2008. （4）： 51-55。
[2] 杨志红. 离心泵电动机过载故障分析及叶轮切削改造[J]. 安徽科技. 2006. （4）： 51-52.
[3] 石树明. 离心泵的几种节能途径探析[J]. 产品·设备. 2013. （3）： 26-29。
关 键 词： 离心泵；节能 ；实例
广州市自来水公司西洲水厂设计能力日供水量50万吨/天，取水泵站有5台取水泵组，送水泵站有7台送水泵组，均使用单级双吸卧式离心泵。经过多年的使用，我们对取送水泵站泵组进行了一系列的节能改造，通过更换高效节能型水泵、叶轮切削、喷涂节能涂料以及优化泵组运行搭配等方式节能降耗。
1 改善水泵性能曲线
1.1 通过更换水泵，使水泵运行在性能曲线的高效区间。
下表为我厂送水泵站原设计使用的7台32SAP-10H型离心泵的运行区间：表1
实际使用几年后，由于管网压力发生变化，离心泵扬程大部分时间运行在48-53米之间，原设计水泵实际运行中已偏离最高效点运行，导致泵站总体的效率偏低，电耗偏大，为解决离心泵偏工况运行，进一步提高泵组效率，降低送水电耗，我们对离心泵进行了重新选型，并将其中的4台离心泵更换为32SAP-13节能型水泵，其运行区间如下表： 表2
更换水泵后，新泵与旧泵运行数据对比，泵组效率提升接近5%，泵组电耗降低约10KWh/dam3，节能效果明显。
1.2 通过对离心泵叶轮的切削，改善其性能曲线，使水泵运行能接近高效点。
在实际生产中，由于夜间运行时段，管网压力较低，导致离心泵的工况点偏离高效区，此时可以考虑通过切削叶轮的办法来进行调整以适应工况[2]。
当离心泵叶轮的出口直径D2 被车削变小时，离心泵的流量和扬程均相应地下降，其特性曲线移向原始直径叶轮的特性曲线的下方，切削量越大（D2 越小）特性曲线下移越远[3]。如图1所示：
图1：叶轮切割的性能曲线
实际生产中由于夜间部分时段我厂在2013年5月采用叶轮切削的方法，对送水5#机（32SAP-10H型离心泵）进行节能改造。切削前5#泵的叶轮直径为890mm，切削后叶轮直径为830mm区间在较低扬程段，该泵改造前后数据没有可比性。因此需通过对比改造后5#机组合，与其他组合的数据进行分析，对比数据如下：
表3：开两台泵组时的数据对比
2 降低水泵的水力损失
降低水泵水利损失的主要措施：①利用打磨并在叶轮表面及泵壳内壁涂覆水泵抗磨减阻复合材料来提高泵内通流部件表面光洁度；②液体在过流部件各部位的速度大小确定要合理，而且速度的变化要平缓；③避免在流道内出现死区；④合理选择各过流部件的入、出口角度以减少冲击损失；⑤避免在流道内存在尖角、突然转变的情况[1]。
在实际生产中，对于使用单位最容易实现的措施就是第一点，对现有的叶轮及泵壳内壁进行打磨及涂覆水泵抗磨减阻复合材料。早在1999年我厂开始对水泵泵壳、叶轮表面试用“贝尔佐纳”1341-超光滑抗腐蚀涂料，节能效果明显，但由于进口材料费用较高，且汽蚀部位的涂料容易脱落，存在一定的缺点。
最近一两年我们采用国产新型节能涂料，能较好的解决上述缺点。该节能涂料为纳塑钢高分子材料，在施工过程中，首先对已拆卸的水泵叶轮及泵壳进行喷砂除锈处理；然后按比例均匀混合纳塑钢耐磨成型修复材料，对叶轮汽蚀凹坑部位进行必要的修复。该修复材料采用高分子重反应聚合物与硅钢合金混合，并以此为基础，构成由基料和固化剂组合成的粘接修补材料。其固化后经久耐用，且可进行机加工。
待修复材料固化后，对其表面进行打磨并清洁，然后对叶轮和泵壳施敷纳塑钢耐磨超滑涂层，该超滑涂层具有超滑减阻、附着力强、耐水性好等特点，可延长设备的使用寿命、提高效率等，并通过了国家卫生部安全涉水许可认证，可直接用于饮用水。待第一层涂层固化4小时（环境温度为20℃时），即涂层触手干后进行第二层施涂。在30℃下静止固化两天，完全固化后水泵便可投入使用。
在2012年9月我厂采用上述新型节能材料对4台送水泵组进行了整体喷涂，从而实现提高水泵效率，降低供水电耗的目标。分析对比数据如下：
2013年我厂供水总量为150110dam?，上述机组搭配开机时间分别占19.09%、21.28%和5.4%，年节能量为：
年节能量=年供水总量×节约电耗×开机率
=150110dam?×（7.97kW·h/dam?×19.09%+7.79kW·h/dam?×21.28%+9.65kW·h/dam?×5.4%）
=555407 kW·h
3 优化运行方式
目前水厂实际运行中管网压力是相对稳定的，正常情况下，夜间用水量少，管网压力低。日间用水量大，管网压力相对较高。这样就必然导致白天使用的水泵，在晚上会偏工况运行，导致水泵效率下降，甚至产生汽蚀。解决方法有两个，一是采用变频调速；另一个是通过切削叶轮或更换适合夜间运行压力的水泵。前者需要更换电机及增加高压变频器，投入成本高。后者只需要通过切削叶轮或更换水泵，在备用泵组足够的情况下，日间使用高扬程水泵运行，夜间采用低扬程水泵运行，同样能达到节能降耗的目的。
以我厂为例，送水泵站有7台泵组，目前日间供水压力在0.44～0.5MPa之间，换算成扬程约为46-53米之间；夜间供水压力在0.38～0.44MPa之间，换算成扬程约为40～46米之间。按目前这样的供水压力我们可以考虑通过更换水泵，将其中两台水泵的扬程控制在40～50米作为晚间运行，其余五台泵组的扬程维持不变，依然是44～55米这区间作为日间运行，具体水泵参数如下表7、表8。
两台夜间运行的水泵其高效区广，除了晚上使用效率高之外，在日间也能适用。这样搭配运行，除了提升泵组效率，还避免了日间运行泵组在夜间偏工况运行所导致的叶轮汽蚀情况。
4、结束语
离心泵的节能途径有很多，可以从泵的选型、运行、维护等多方面、多角度来考虑。合理选择离心泵的型号，对于不符合实际工况的水泵要及时进行处理，如变速调节、切割叶轮、调节叶轮数等。要对水泵进行定期的维护、保养，及时更换磨损严重的零部件。对效率低、而且使用年限长的旧泵组进行更新换代，提高运行效率。同时要对离心泵的运行操作进行规范管理并加以技术优化。
参考文献：
[1] 黄学. 离心泵的节能措施与应用分析[J]. 广西城镇建设. 2008. （4）： 51-55。
[2] 杨志红. 离心泵电动机过载故障分析及叶轮切削改造[J]. 安徽科技. 2006. （4）： 51-52.
[3] 石树明. 离心泵的几种节能途径探析[J]. 产品·设备. 2013. （3）： 26-29。