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摘要：随着钢铁行业产能过剩且市场竞争日趋激烈，各钢铁公司均提出“节能减排，降低吨钢费用”的口号，我单位在确保优质保量的供水前提下也越来越注重节能降耗工作的开展。本文就水泵节能降耗存在的误区入手，对其水泵节能降耗技术的有效途径进行了分析探讨，并阐述了提高水泵效率的有效措施。
关键词：水泵；节能降耗；技术探讨
中图分类号： TE08 文献标识码： A
引言
现阶段，我国的水泵效率普遍比较低，尤其是和一些发达国家相比，水泵效率更是要低很多。随着水泵发展对水泵节能的要求越来越高，现在已经有很多水泵设计单位和水泵生产厂家已经开始在水泵的节能建设上有所认识，开始加入投入在水泵的节能建设方面，但在水泵的节能建设过程中仍然存在着一些问题，制约了水泵节能建设的发展。如何才能高效地提高水泵节能技术，这已经是摆在我们面前的一个非常紧迫的问题。
一、水泵节能降耗存在的误区
我们过去对水泵节能降耗的理解主要是提高水泵的各项效率指标，其实这是对水泵节能降耗理解的一个误区，是一种片面的理解。我们所说的节能范围不只是一个效率指标，而且也包含水泵的性能的稳定性、水泵的寿命、对材料的节省等各个方面的因素。再就是具体到水泵的使用环境中，我们也要有针对性的进行节能降耗的设计，比如水泵的密封性能、水泵的水力性能、水泵的耐高温性能等，这些都要针对不同的环境，无关紧要的用途进行设计。因此水泵的节能降耗研究是一项非常复杂的工作，我们对节能降耗概念的理解也不能过于片面，而要有一个全面的整体的理解。
水泵节能降耗技术的有效途径
通过合理选择水泵节能降耗
1、水泵的合理选型 新建供水泵房应根据生产单位生产品种钢时用水量的变化来确定水泵参数。原则上应按照生产单位在生产特种钢时所需的流量和扬程作为水泵选型的依据，同时也应考虑生产单位在正常生产时所供水量及扬程时的水泵效率，以求经济运行。泵的造型应该使泵的运行扬程和流量接近额定扬程和额定流量，使运行时工矿点经常保持在高校区。泵的选用常根据比转速ns来选取，它是选择泵的类型的重要指标，其计算公式为：
式中：Q—最高效率点的流量，m3/s（双级泵除以2）；H—最高效率点的扬程（多级泵除以级数）；n—泵的额定转速，r/min。
式中Q、H为最高效率点的流量和扬程，但在实际计算中，因为泵的型号待选，无法查取最高效率点的值，一般就用生产要求的值代替，或者用下式近似求取：、Q=1.05Q工艺：H=1.1H工艺（式中1.05和1.0为安全系数）。泵的转速n应尽量和電动机的转速一致，以便于直联。有了Q、H和n的可以求出ns，由ns去查泵的“型普”，确定泵的类型，在这种类型的型普中选取最适合的型号，最后在泵的样本中细查该泵的性能曲线，再由管路性能曲线确定泵的工作点，如效率在高效区，则满足要求，即可选定。
水泵性能的选择 对于工艺流量稳定的水泵，其性能选择的重点是保证泵运行的高效。在平均扬程时，如果工艺流量调节幅度较大又较繁，则应特别注意Q—H曲线和Q—y曲线的调节范围是否比较平坦，能否是泵在效率较高的区域运转。
（二）通过水泵的合理配套和组合运行节能耗材 1、水泵的合理配套 一般泵站内的工作水泵至少有2-3台，从节能和经济运行的角度考虑，应选扬程相近、流量大小不同的泵搭配，以实现大、小泵合理配置方案。当用水负荷变化幅度较大且较频繁时，最好再配置一台调速泵，以适应用水量的变化。当用水量大时，就运行两台大泵，用水量稍小时，可运行一大一小，当用水量达到最小时，停大泵只运行小泵。如此配置，不但减少了水泵的运行台数，而且可以使所有的水泵都在高效区运行，水泵电耗明显下降，同时供水调配也更加灵活。 2、水泵并联组合运行 在工艺要求大流量或流量有剧烈变动的场合，可视具体情况采取水泵不同组合运行，以提高泵的运转效率（水泵并联台数最多不超过四台）。
（三）采用水泵调速技术节能降耗 1、水泵调速节能的原理 水泵调速节能的原理可以根据流体力学的相似定律推导出，其性能与转速的关系是：流量正比于转速，扬程正比于转速的平方，功率正比于转速的三次方。函数关系如下：
式中：Q—流量，n—转速，H—扬程，N—功率2、水泵调速的条件及调速水泵的选择 （1）选择水泵调速的条件 供水量随生产单位生产不同品种钢时的变化而明显变化或变化系数较大，此时水泵经常在偏高扬程或偏离高效区的大流量、低扬程的工况点运行，在无法改选泵型时，应考虑采用调速水泵。 （2）调速水泵的选择 在有多台水泵时，应选流量最大、经常运行的水泵作为调速泵，调速水泵的运行工况点应位于水泵高效段的中间，即额定转速时的工况点位于高效段的右端，甚至可超出而位于高效段以右。另外，比转数ns过小或过大的水泵均不宜作为调速泵，中、高比转数的离心泵（ns=80-300）作为调速泵效果最好。
3、水泵调速的方式及特点 （1）可控硅串级调速 特点是效率高、技术成熟，适用于70—95%调速，但调速装置功率因数低，并对电网有污染。 （2）电磁滑差调速 特点是控制简单，运行平稳可靠，便于遥控和自控，功率因数高，缺点是具有滑差损耗。 （3）液体粘性调速器（又称油膜离合器）特点是调节容量大，体积小，可在30%—100%额定转速范围内调速，造价低，但油膜离合器对机械油的要求非常高，且有一定滑差损失。 （4）变频调速 是调速技术中最为先进的方式，它节能潜力大，噪声小，供水管网压力稳定，维护管理方便，故障少，但价格昂贵。在目前水厂供水量未达设计负荷时，运行该装置能保持供水管网压力恒定，且便于调度，运行效果良好。 随着电力电子技术的进一步发展，变频调速将成为水泵调速的主流，为节能降耗创下可观的效益。
水泵最佳调速比的确定 由水泵理论可知，在调速范围不很宽时，水泵转速的改变会导致特性曲线的改变，从而导致工况点改变，使水泵处在高效区运行。水泵的最佳调速比应该是 式中：Kn.opt—最佳调速比；H—调速前的水泵工作扬程（m）；Hopt—全速时效率最高时全扬程（m）。
水泵调速节能应用实例分析
中国节能环保集团公司某污水处理厂的进水提升泵房设置6台水泵，其中4台160kW ，2台75kW ，其额定流量分别为3 750m3/h和1 875m3/h，基本参数见图1。该配置方案只能对几种水量进行提升，不能实现水量的连续调节，而且由于潜污泵的设计余量较大，水泵的工作效率较低，在一定程度上增加能耗，因此对进水提升泵房进行节能改造。
图1 进水泵房水泵的基本参数
6台泵全部为软起动控制，在阀门开度一定的情况下，进水量分配见图2。
图2 水泵流量分配情况 （单位：104m3/d）
改造方案采用“一控二”切换的方式，由一台变频器对两台中任何一台160kW 的大泵进行调速控制。改造后实际运行为一台160kW 变频水泵和一台160kW 工频水泵加一台75kW 的工频水泵运行，经过一段时间的运行，其节电较为明显，统计进水提升泵房改造前后同期用电见图3。
图3 用电情况比较 （单位：kW ·h/d）
通过图3可以算出，改造后前4个月比改造前同期节能12% ，前4个月节约的费用为7.8万元，年节电23万元，扣除搅拌器等设备运行节电量，可达到节能15万元左右，收回了投资，达到节能增效的目的。
（四）使用单位和个人在水泵使用中的节能降耗
在具体的使用环境中，选择了合理的水泵系统，在运行和使用过程中，使用单位和个人也要注意树立节能意识，进行严格管理，以便使水泵在运行过程中实现节能。同时在作用过程中要经常对水泵系统进行维护和保养，使水泵系统能处在最佳的运行状态，并通过平常的检修发现水泵系统中存在的问题，进行维修养护，既延长了水泵系统的使用寿命，又可以收到良好的节能效益。
加强水泵的维护管理，积极采用新技术新材料，提高水泵效率 （1）提高水泵的加工、装配质量，确保水泵运行安全可靠，尽量缩小口环间隙。 （2）加强维修，及时修补合理的泄漏间隙，当发现口环破裂或磨损后的泄漏间隙以超过规定值时，应进行修理或更换，根据经验及实测数据确定口环半径间隙为叶轮口环外径的2.5-3.5%。 （3）积极采用新型的密封填料。填料在轴封装置中起着阻水或阻气的密封作用，选择一种密封性能好的填料，不仅可以解决泄漏、降低耗用，还可在一定程度上提高水泵效率。
结束语
总而言之，水泵的节能降耗是一项系统工程，水泵整个系统的匹配对水泵性能的影响很大，因此，今后就应该以生产工艺为基础，以水泵节能为目标，综合水泵系统的各个方面、各个环节，使整个水泵系统能达到最好的匹配效果，发挥出最高的使用效率。
参考文献
[1]蔡芝斌.污水处理厂水泵应用与节能改造[J].环境科学与管理.2006年
[2]郭江龙.给水泵选型配置节能技术[J].河北电力技术，2010年
[3]安立忠.浅谈给水系统中水泵的节能途径[J].中国电力教育，2010年
[4]周浩嫦. 谈城市污水处理厂的节能降耗与实现途径问题[J]. 城市建设理论研究.2012年
关键词：水泵；节能降耗；技术探讨
中图分类号： TE08 文献标识码： A
引言
现阶段，我国的水泵效率普遍比较低，尤其是和一些发达国家相比，水泵效率更是要低很多。随着水泵发展对水泵节能的要求越来越高，现在已经有很多水泵设计单位和水泵生产厂家已经开始在水泵的节能建设上有所认识，开始加入投入在水泵的节能建设方面，但在水泵的节能建设过程中仍然存在着一些问题，制约了水泵节能建设的发展。如何才能高效地提高水泵节能技术，这已经是摆在我们面前的一个非常紧迫的问题。
一、水泵节能降耗存在的误区
我们过去对水泵节能降耗的理解主要是提高水泵的各项效率指标，其实这是对水泵节能降耗理解的一个误区，是一种片面的理解。我们所说的节能范围不只是一个效率指标，而且也包含水泵的性能的稳定性、水泵的寿命、对材料的节省等各个方面的因素。再就是具体到水泵的使用环境中，我们也要有针对性的进行节能降耗的设计，比如水泵的密封性能、水泵的水力性能、水泵的耐高温性能等，这些都要针对不同的环境，无关紧要的用途进行设计。因此水泵的节能降耗研究是一项非常复杂的工作，我们对节能降耗概念的理解也不能过于片面，而要有一个全面的整体的理解。
水泵节能降耗技术的有效途径
通过合理选择水泵节能降耗
1、水泵的合理选型 新建供水泵房应根据生产单位生产品种钢时用水量的变化来确定水泵参数。原则上应按照生产单位在生产特种钢时所需的流量和扬程作为水泵选型的依据，同时也应考虑生产单位在正常生产时所供水量及扬程时的水泵效率，以求经济运行。泵的造型应该使泵的运行扬程和流量接近额定扬程和额定流量，使运行时工矿点经常保持在高校区。泵的选用常根据比转速ns来选取，它是选择泵的类型的重要指标，其计算公式为：
式中：Q—最高效率点的流量，m3/s（双级泵除以2）；H—最高效率点的扬程（多级泵除以级数）；n—泵的额定转速，r/min。
式中Q、H为最高效率点的流量和扬程，但在实际计算中，因为泵的型号待选，无法查取最高效率点的值，一般就用生产要求的值代替，或者用下式近似求取：、Q=1.05Q工艺：H=1.1H工艺（式中1.05和1.0为安全系数）。泵的转速n应尽量和電动机的转速一致，以便于直联。有了Q、H和n的可以求出ns，由ns去查泵的“型普”，确定泵的类型，在这种类型的型普中选取最适合的型号，最后在泵的样本中细查该泵的性能曲线，再由管路性能曲线确定泵的工作点，如效率在高效区，则满足要求，即可选定。
水泵性能的选择 对于工艺流量稳定的水泵，其性能选择的重点是保证泵运行的高效。在平均扬程时，如果工艺流量调节幅度较大又较繁，则应特别注意Q—H曲线和Q—y曲线的调节范围是否比较平坦，能否是泵在效率较高的区域运转。
（二）通过水泵的合理配套和组合运行节能耗材 1、水泵的合理配套 一般泵站内的工作水泵至少有2-3台，从节能和经济运行的角度考虑，应选扬程相近、流量大小不同的泵搭配，以实现大、小泵合理配置方案。当用水负荷变化幅度较大且较频繁时，最好再配置一台调速泵，以适应用水量的变化。当用水量大时，就运行两台大泵，用水量稍小时，可运行一大一小，当用水量达到最小时，停大泵只运行小泵。如此配置，不但减少了水泵的运行台数，而且可以使所有的水泵都在高效区运行，水泵电耗明显下降，同时供水调配也更加灵活。 2、水泵并联组合运行 在工艺要求大流量或流量有剧烈变动的场合，可视具体情况采取水泵不同组合运行，以提高泵的运转效率（水泵并联台数最多不超过四台）。
（三）采用水泵调速技术节能降耗 1、水泵调速节能的原理 水泵调速节能的原理可以根据流体力学的相似定律推导出，其性能与转速的关系是：流量正比于转速，扬程正比于转速的平方，功率正比于转速的三次方。函数关系如下：
式中：Q—流量，n—转速，H—扬程，N—功率2、水泵调速的条件及调速水泵的选择 （1）选择水泵调速的条件 供水量随生产单位生产不同品种钢时的变化而明显变化或变化系数较大，此时水泵经常在偏高扬程或偏离高效区的大流量、低扬程的工况点运行，在无法改选泵型时，应考虑采用调速水泵。 （2）调速水泵的选择 在有多台水泵时，应选流量最大、经常运行的水泵作为调速泵，调速水泵的运行工况点应位于水泵高效段的中间，即额定转速时的工况点位于高效段的右端，甚至可超出而位于高效段以右。另外，比转数ns过小或过大的水泵均不宜作为调速泵，中、高比转数的离心泵（ns=80-300）作为调速泵效果最好。
3、水泵调速的方式及特点 （1）可控硅串级调速 特点是效率高、技术成熟，适用于70—95%调速，但调速装置功率因数低，并对电网有污染。 （2）电磁滑差调速 特点是控制简单，运行平稳可靠，便于遥控和自控，功率因数高，缺点是具有滑差损耗。 （3）液体粘性调速器（又称油膜离合器）特点是调节容量大，体积小，可在30%—100%额定转速范围内调速，造价低，但油膜离合器对机械油的要求非常高，且有一定滑差损失。 （4）变频调速 是调速技术中最为先进的方式，它节能潜力大，噪声小，供水管网压力稳定，维护管理方便，故障少，但价格昂贵。在目前水厂供水量未达设计负荷时，运行该装置能保持供水管网压力恒定，且便于调度，运行效果良好。 随着电力电子技术的进一步发展，变频调速将成为水泵调速的主流，为节能降耗创下可观的效益。
水泵最佳调速比的确定 由水泵理论可知，在调速范围不很宽时，水泵转速的改变会导致特性曲线的改变，从而导致工况点改变，使水泵处在高效区运行。水泵的最佳调速比应该是 式中：Kn.opt—最佳调速比；H—调速前的水泵工作扬程（m）；Hopt—全速时效率最高时全扬程（m）。
水泵调速节能应用实例分析
中国节能环保集团公司某污水处理厂的进水提升泵房设置6台水泵，其中4台160kW ，2台75kW ，其额定流量分别为3 750m3/h和1 875m3/h，基本参数见图1。该配置方案只能对几种水量进行提升，不能实现水量的连续调节，而且由于潜污泵的设计余量较大，水泵的工作效率较低，在一定程度上增加能耗，因此对进水提升泵房进行节能改造。
图1 进水泵房水泵的基本参数
6台泵全部为软起动控制，在阀门开度一定的情况下，进水量分配见图2。
图2 水泵流量分配情况 （单位：104m3/d）
改造方案采用“一控二”切换的方式，由一台变频器对两台中任何一台160kW 的大泵进行调速控制。改造后实际运行为一台160kW 变频水泵和一台160kW 工频水泵加一台75kW 的工频水泵运行，经过一段时间的运行，其节电较为明显，统计进水提升泵房改造前后同期用电见图3。
图3 用电情况比较 （单位：kW ·h/d）
通过图3可以算出，改造后前4个月比改造前同期节能12% ，前4个月节约的费用为7.8万元，年节电23万元，扣除搅拌器等设备运行节电量，可达到节能15万元左右，收回了投资，达到节能增效的目的。
（四）使用单位和个人在水泵使用中的节能降耗
在具体的使用环境中，选择了合理的水泵系统，在运行和使用过程中，使用单位和个人也要注意树立节能意识，进行严格管理，以便使水泵在运行过程中实现节能。同时在作用过程中要经常对水泵系统进行维护和保养，使水泵系统能处在最佳的运行状态，并通过平常的检修发现水泵系统中存在的问题，进行维修养护，既延长了水泵系统的使用寿命，又可以收到良好的节能效益。
加强水泵的维护管理，积极采用新技术新材料，提高水泵效率 （1）提高水泵的加工、装配质量，确保水泵运行安全可靠，尽量缩小口环间隙。 （2）加强维修，及时修补合理的泄漏间隙，当发现口环破裂或磨损后的泄漏间隙以超过规定值时，应进行修理或更换，根据经验及实测数据确定口环半径间隙为叶轮口环外径的2.5-3.5%。 （3）积极采用新型的密封填料。填料在轴封装置中起着阻水或阻气的密封作用，选择一种密封性能好的填料，不仅可以解决泄漏、降低耗用，还可在一定程度上提高水泵效率。
结束语
总而言之，水泵的节能降耗是一项系统工程，水泵整个系统的匹配对水泵性能的影响很大，因此，今后就应该以生产工艺为基础，以水泵节能为目标，综合水泵系统的各个方面、各个环节，使整个水泵系统能达到最好的匹配效果，发挥出最高的使用效率。
参考文献
[1]蔡芝斌.污水处理厂水泵应用与节能改造[J].环境科学与管理.2006年
[2]郭江龙.给水泵选型配置节能技术[J].河北电力技术，2010年
[3]安立忠.浅谈给水系统中水泵的节能途径[J].中国电力教育，2010年
[4]周浩嫦. 谈城市污水处理厂的节能降耗与实现途径问题[J]. 城市建设理论研究.2012年