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水泵运行高能耗原因及其节能技术应用分析
　　近年来，随着国家宏观上对能源综合利用项目上更加支持，节能降耗成为企业生产经营上的热点话题，而节能水泵具有投资少、见效快更成为发展迅速的一门技术，在众多钢铁企业的运行实践证明，节能水泵在某些环节上确实对企业的节能降耗起到了重要作用。　　　　水泵运行高能耗原因分析：　　　　1、水泵和管道不相匹配，&大马拉小车现象&严重，水泵处于&大流量、低效率、高功耗&的不利工况运行；　　　　2、对复杂系统，水泵并联或串联运行配臵不合理，增加水送能耗；　　　　3、管路因设计、施工或运行原因导致局部阻力偏高的不正常现象，增加了水送能耗；　　　　4、回路漏渗、水流旁通，增加无效流量，增加水泵能耗；　　　　5、系统回路阻力严重不平衡，增加主机能耗和水泵能耗；　　　　6、水泵质量偏差，效率偏低，增加能耗。　　　　水泵节能的工作原理：　　　　按最佳工况运行原则，建立准确的水力数学模型和参数采集标准，量身定做高效节能泵或高效叶轮，彻底解决循环水过流量引起能耗增加的现象，达到节能最大化。　　　　措施：　　　　采用三元理论对水力模型及流道进行变分有限元三元流动分析，采用CFD分析和试验研究，对水力模型进行筛选和修正，建立离心泵、混流泵和轴流泵的高效水力模型。水力部件全部采用精密铸造，提高表面质量和型线尺寸精度；中、大型叶轮采用焊接工艺，其中叶片为模锻或数控加工。转子部件精细加工，提高零件尺寸精度，减少密封间隙。过流部件表面喷涂特殊涂料，提高表面光洁度。　　　　1、专业技术人员利用高精度仪器仪表现场采集数据。　　　　2、由计算软件诊断分析，提出优化改造方案根据泵系统的设备参数和工艺要求，通过在线软件实时监控，自寻优给出满足工艺要求条件下，实时电耗最低的运行调度方案。　　　　3、实时监控设备振动、轴承温度等，进行故障诊断，确保设备安全运行。　　　　三元流技术与变频技术的区别：　　　　三元流技术与变频技术对水泵都可达到节能目的，只是，变频技术是在电机上做文章，根据用水负载的变化，来调整电机输出功率；而三元流技术是在叶轮上做文章，目的是提高叶轮的实际工作效率。当然，对于变负载的水泵机组，要想充分节能，最好是两项节能技术都实施；对于相对恒定负载的水泵机组，变频技术就没有用武之地，只能采用三元流节能技术。
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作者：安全管理网　来源：安全管理网　点击：
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　　一、概述
电能是水厂日常生产中最主要的能源。经分析，电费可占水厂总生产成本的80%，甚至更多，而在全厂的总用电量中，水泵的用电量占到90%以上，可见水泵为水厂的主要能耗设备。要想降低水厂的能耗，首先要减少水泵的能耗。
目 前，减少水泵能耗的措施主要有以下几种：优化泵站设计，选用高效水泵；科学调度，提高泵组运行效率；及时淘汰更换役龄过长、效率低下的机泵设备；适当调整 水泵叶轮直径，改变水泵性能曲线，使水泵在新工况下高效运行；对水泵流道使用新型涂层材料，提高水泵叶轮、泵壳的表面光洁度，提高运行效率。
二、水泵节能降耗措施实践
南洲水厂电能的消耗主要集中在取水泵站、提升泵站和送水泵站等生产用电环节上。自2004年投产运行以来，南洲水厂积极探索实践，寻求有效的减少水泵能耗的方法，取得了一定的成绩，具体实践如下：
1、选择效率高、高效范围宽的水泵
2006 年，在西海取水泵站二期填平补齐项目中，通过对原有的RDL600-710A和RDL900-1150型水泵的性能及实际管道特性曲线进行多次测试和分 析，确定水泵的选型参数，最终大胆选择了佛山市安德里茨水泵厂生产的SFWP40-900CD型水泵二台，通过现场实际性能测试分析显示，该泵的效率可达 88%～93%。
2、科学调度，优化机组运行
南洲水厂送水泵站共有6台32SAP-10型水泵、2台40SAP－11型 水泵和1台24SA-10水泵。通过对送水泵站泵组运行情况进行单机性能测试后，发现在泵站实际工况下，除1台24SA-10型水泵效率为70％外，6台 32SAP-10型和2台40SAP-11型水泵效率均达到80％以上，但均未达到原设计要求，初步分析认为影响泵站运行效率的原因是：目前南洲水厂的供 水总量约为85万吨/日，还未达到原100万吨/日的设计要求，水泵的扬程和流量均低于原设计要求，故此，水泵的运行工况往往偏离了高效运行区，从而使配 水单位电耗升高。
根据以上分析，结合送水泵站实际情况 ， 南洲水厂制定了合理的机组优化运行要求，以达到节能降耗的效果，具体如下：
（1）24SA-10型水泵效率较低，仅作水量和压力调节用，不作主力机组使用；
（2）40SAP－11型水泵的高效区较为宽阔，而且适合于偏低扬程大流量的工况，所以在目前的工况下，该类型机组可作送水泵站主力机组使用；
（3）32SAP－10型水泵的高效区虽然比较狭窄，但是若在偏高扬程的工况条件下，使用效果与40SAP-11型水泵基本相同，该类型机组适宜在白天高峰供水时使用，而且位于泵房中间4台水泵出水条件较好，适宜多开；
（4）送水泵站配有1600kW的同步电机4台，而每台同步电机伺服系统均配有励磁装置，经有关部门同意后，将电机的励磁电流由原来的230A调整为180A。经过调整后的运行泵组，既节约了用电量，又可以使电机和水泵的效率不受影响。
3、对水泵进行叶轮切削改造
南 洲水厂送水泵站1#、3#、5#、6#、7#、9#共6台32SAP-10型水泵，其中，1#、6#泵配用1600kW异步电机，3#、5#、7#、9# 配用1600kW同步电机，水泵的额定扬程为48米；4＃、8＃泵是40SAP－11型水泵，配用1600kW异步电机，水泵的额定扬程为46.5 米；2＃泵是需更换的24SA-10水泵。
经过统计分析，年6月南洲水厂送水泵站的平均压力为0.43MPa。另外， 公司调度室从社会用水需求的实际情况出发，结合公司节能降耗的总体目标，从日开始，对南洲水厂的出厂水水压以及水量进行了适当的调整。 泵站平均压力由原来的0.43 MPa降低至平均0.40 MPa，最低时只有0.38 MPa，日供水量由原来的平均93万m3降低至平均82万m3。
显 然，送水泵站水泵都已偏离原设计的高效运行区域，为了使泵组重新回到高效区域运行，并实现更加灵活的搭配运行，南洲水厂通过分析计算逐步对送水泵站水泵进 行了叶轮切削，1#、3#、5#、6#、9#泵叶轮直径由D2 =880mm，切削至D2=860 mm，7#泵叶轮直径由D2=880mm，切削至D2=840 mm。
经统计分析，叶轮切削后，通过调整泵组运行搭配，送水泵站的千立方米水电耗比切削前降低了约3 kWh/dam3。
4、更换效率低的水泵
南洲水厂送水泵站2#泵为24SA-10型水泵，由于该泵的原设计工况已经与生产实际严重不符，导致实际运行效率只有70%，且该泵已服役超过25年，许多零部件及泵壳内腔均出现不同程度的磨损，因此厂部决定对该泵组整体进行淘汰更新。
根据该泵的实际运行情况，南洲水厂有目的地进行了多次调查研究，结合生产运行数据进行了综合分析，重新确定了新泵的运行工况点，最终确定选用长沙水泵厂生产的32SAP-13A型水泵，更换新泵后，其理论节能效果对比见表1。
从表1可以看出，更新改造后，该泵节能效果非常明显，每年可节约电费约45.2万元。
通过以上水泵节能降耗实例的分析，充分证明了南洲水厂在水泵节能方面采取的各种措施是合理可行的，节能效果也是很明显的。在今后的节能工作中，我们将进一步实践使用新型涂料、采用变频技术等措施，做好水泵的节能降耗工作。
三、新技术的探讨
1、新喷涂材料的使用
近年来，国内逐渐出现了一种利用新型涂料对水泵进行喷涂的技术，该技术采用超滑金属涂层材料对水泵进行涂抹改造，通过增加叶轮及泵壳的表面光洁度，改善水流在泵壳内的流动状况，减少阻力，从而达到提高水泵效率、减少能耗的效果。
根据调研，自2000年以来，公司先后在西洲水厂、西村水厂等各水厂进行了水泵喷涂试验和改造，从试验和改造效果看，喷涂后的水泵效率可提高1%～2%左右。因此，南洲水厂计划在今后的水泵节能工作中，根据水泵自身状态及运行工况对水泵进行喷涂改造。
2、采用新的密封技术
水 泵在工作过程中有一部分能量损失，其中包括机械磨损、容积损失和水力损失，机械损失是指水泵的轴套密封摩擦、轴承摩擦、叶轮表面（下转第34页）（上接第 14页）与液体摩擦等。目前，国内出现了采用新密封填料及技术来降低水泵轴套密封的摩擦，从而达到提高水泵效率、节能降耗的目的。
这种新 密封技术是用注入式密封填料（即软性填料）替代目前常用的石墨盘根填料。注入式密封填料使用时，用专用的油压注入枪注入水泵填料函内，在水泵轴旋转过程 中，部分填料附着在轴套上，形成&旋转层&；另一部分则与填料函内壁接触，形成&不动层&，这样泵轴旋转的摩擦发生在填料的内部，而轴套与填料函内壁无摩 擦，不但避免了轴套的磨损，同时提高了水泵的效率，减少水泵能耗。
据了解，公司2003年曾在西洲水厂、西村水厂、江村水厂等共6间水厂 进行了水泵改用注入式密封填料（即软性填料）试验及改造，试验结果显示，改用软性填料后，不但提高了水泵运行的可靠性，也给水泵的日常维护和管理带来了方 便，同时也使水泵的运行效率有一定的提高，减少了水泵能耗。鉴于用注入式填料密封技术的优点及发展前景，南洲水厂计划在今后的节能工作中实践该技术。
四、结束语
水泵的节能降耗，关键是保证水泵尽量在高效区运行。因此，我们要加强基础管理，对机泵设备进行勤检修、勤维护，保持设备的高效运行，从而减少无谓的能耗。另外，我们应在理论与实践相结合的条件下不断探索，大胆引用新技术，寻找更合理、经济的节能措施。
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