张停荣
延安职业技术学院
摘要：节能降耗是企业发展永恒的主题，更是备受铝加工企业重视。在当今节能减排被列入基本国策的大背景下，泵类装置的节能自然成为节能工作的重点，为企业连续生产节约了可观的成本。传统水泵由于种种原因，已经不能满足高效节能的运转要求，不仅给水泵用户直接造成了大量的经济损失，也给国家带来了巨大的能源浪费。本文主要介绍了我司水泵系统设计与改造方面取得成效，以其对铝加工企业具有一定的指导作用。本文主要分析水泵系统基本特性及节能措施
关键词：水泵系统;效率;措施
引言
水泵是一种流体机械，属于生产设备，它能够把外界输入的能量转变为液体的势能和动能，使液体能量提高。按工作原理和结构不同，水泵可以分为速度型，如离心泵、轴流泵等叶轮泵;体积型，如往复泵、回转泵等容积泵。离心式泵按叶轮级数可分为单级泵和多级泵。按扬程高低来分，有单级扬程低于20m水柱的低压泵;20～100m水柱的中压泵;大于100m水柱的高压泵。按叶轮吸入方式有单吸和双吸之分。
1、水泵现场电能利用率测试
水泵在某段时间内的有效电能是水泵有效电功率平均值与时间的乘积。在现场测试过程中，水泵有效电功率随着水泵工况变化而变化，通常采用瞬时有效功率计算水泵电能利用率。为了正确反映水泵电能利用情况，当水泵工况变化较大时，应分别测量负荷最大、最小及一般常用工况下电能利用率。水泵用电系统中的电动机、联轴器等电能利用率或效率相对稳定，并且其能耗占整个系统能耗比重较小，对于整个用电系统而言，应特别注意水泵效率ηs的测定。
2、提升水泵能源利用效率面临的几点问题
目前，水泵是能源消耗量较大的企业之一。 水泵是主要的流体输送设备，其能耗非常大，因此水泵节能工作的发展显得尤为重要。 因此，水泵节能技术的发展可以说是不可缺少的，特别是水泵运行效率的高低对节能整体效果有着不可忽视的影响。 目前，国内泵的运行效率普遍较低，再加上我国泵的给定效率远远高于发达国家，但实际应用效果来源明显低于发达国家，其能耗可以说非常大。 因此在提高运行效率方面，我国仍有很大的提高和可优化的空间。 但是，在提高水泵能源利用效率的同时，往往不可避免地面临更多的新课题。 首先，对水泵节能的认识还不够，在一定程度上影响了水泵的节能效果。 其原因主要在于: (1)泵制造商在追求高经济效益的同时，完全忽视了设备节能性的研究。 (2)水泵应用企业无视水泵的节能指标，只考虑产品是否能满足企业的生产需求和价格高低等问题(3)如果选择大容量水泵，水泵将在高能耗、低效率的状态下运行。 这偏离了最佳工况点，在系统能耗增加的同时，还会出现电机过热、水泵无法正常启动、运行等一系列故障。 通常，水泵的应用单位多选择流量和扬程残留量大的水泵，使水泵以高效级运行，但实际运行效率非常低。 其次，目前我国水泵设计企业主要采用的设计方法是速度系数法和模型交换算法。 这些方法基本上基于现有设备的设计经验，在实用效率方面超出现有水平的可能性非常小。 再次，由于科研投入相对较少，科研工作与实际生产相互脱离，许多泵生产企业缺乏先进的科研技术和科研手段。 最后，由于目前的生产技术水平相对落后，国内水泵的生产和制造多采用木塑整体铸造，但由于中、高转速离心泵叶片的扭转程度较大，给脱模工作带来了一定的困难，甚至出现了突出的形状误差 除了上述之外，水泵经常应用的条件特别复杂，要求实现水泵的各种性能。 例如水力性能指标、密封性、耐高温性等。
3、循环水泵节能技术改造的特点分析
3.1切割叶轮节能技术
离心式泵中，影响水量大小和扬程高低的主要部件是叶轮，这一点业内人士几乎都知道。 这种泵的工作原理是通过高速旋转的叶轮使内部的液体旋转，从而获得离心力。 众所周知，旋转半径是决定离心力大小的重要因素之一。
切除某离心泵的叶轮后，叶轮内部的液体离心力变小，结果泵流量和扬程全部下降。 此外，还会对泵的安全生产造成不良影响。
3.2三元流技术
该技术是指分割叶轮内部的立体空间，经过对叶轮轮番道工作点的详细分析，建立叶轮的流动模型。 利用该方法，流体流场和压力分布均可接近现状。 另外，从设计时、叶轮出口时的喷流和涡流特征来看，这一特征在计算过程中充分表现出来。 因此，最终设计的叶轮可以满足现实工况的需求，提高运行效率。 但是，单纯将普通的泵叶轮变为三元流叶轮，有可能得不到预期的节能效果。 这是因为，此时的泵壳和部件基本定型，所以只更换三元流叶轮无法真正改变过流部件的水阻力和水损失量的值。
3. 3引进节能泵
节能泵是专门为各类循环泵生产的。 融合了虹吸原理、三元流技术等各种先进技术。 对节能泵的设计、开模、加工等进行全过程控制，满足设计要求，降低铸造误差，使产品与设计理念一致。 另外，流体在节能水泵内部循环时，出现规则的流动状态，不仅可以降低水泵对进出口的冲击，还可以避免絮凝现象的发生。 增加泵的流量，减少浪费的发生。
3.4远程控制改造和数据收集传输
在切换泵的过程中，值班人员可以在操作室进行远程控制。 启动方式从单一本地启动变为本地和远程双启动方式，更灵活地利用、减少工作量、提高效率。 新增数据采集传输后，可以清楚地了解电机电压、电流、循环水的压力、功率因数等数据，反映泵的运行是否正常。
3.5低效泵的更换
对于一些由于制造工艺结构等原因效率较低，或因年久失修以及属淘汰类水泵，当原有水泵处于其特性曲线所标识的高效区域而运行效率比较低时，可采用重新选型的方法，用高效水泵去替换，使水泵在输出与原有水泵相同流量和扬程时，水泵输入功率比原来有所减少，从而达到节能目的。
3.6采用调速调节，减少节流损失
当泵负载经常性或季节性变化时，可采用调速调节，如多速电机、变频调速等技术。调速是泵技术改造中广泛应用的一种方法，通过调速调整水泵性能曲线移动，适应负荷变化，调节水泵运行处于高效区域，减少节流损失。变频调速可实现无级调节，也可实现大电机启停，避免启动时电压冲击，同时降低对电网要求和无功损耗，为目前主流调速技术。
3.7叶轮切削
水泵叶轮切削技术是一种把水泵原叶轮外径在车床上切削，再安装运转的节能技术。经过切削后的叶轮，其特性曲线按一定规律变化。切削量的选择是基于大量试验资料基础而进行的。如果叶轮切削量控制在一定限度内时，则切削前后水泵相应效率可视为不变。需要注意的是，叶轮效率会使水泵的效率有所降低，因此切割叶轮时，要逐次切割，避免一次切割过多的现象。
结束语
综上所述，各行各业的生产和发展都应以节约能源、最大程度地提高经济效益为目标。尤其是铝加工企业应综合考虑水泵运行系统的节能方案，进行水泵节能改造，效果非常理想，不仅可以节约能源，还可以大大提升水泵系统的运行稳定性，降低运行故障率，经济效益显著，可以提升企业的竞争力。
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张停荣，1990年4月，男，汉语，陕西吴堡人，单位：延安职业技术学院，陕西省延安市，助理工程师，本科，学士，研究方向：热能与动力工程专业，火电厂集控运行及流体工程与机械