离心泵节能措施探讨

刘恒义（本溪市化学工业学校）

离心泵节能措施探讨

刘恒义（本溪市化学工业学校）

研发离心泵节能技术是未来离心泵发展的必然之路。针对离心泵在节能设计、节能理念、选型以及使用等方面存在的问题，从节能设计、合理选型、经济调度、系统布置和维护保养等方面对离心泵的节能技术措施进行了探讨，以期提高离心泵的节能性能，对离心泵的节能工作有所借鉴。

离心泵节能措施节能效益

随着经济社会的发展和大量工程项目的开展，以离心泵为代表的流体输送装置广泛地应用于我国的各个领域。据我国流体机械专业机构的研究调查显示，世界范围内水泵的电能消耗占整个工业设备总消耗的1/4左右，其中离心泵所消耗的电能占所有水泵耗能的一半以上。如何提高离心泵的运行效率，在不影响其流体输送功能的同时，做到经济性和节能性，对节约能源、保护环境、降低流体输送能耗、改变工业增长方式、实现能源的最优化利用等方面具有重要意义[1]。

1 离心泵节能中存在的问题

1）缺乏科学的节能设计。当前国内离心泵的设计主要还是采用基于经验公式的模型换算法和速度系数法，这两种方法都缺乏科学的节能设计，造成离心泵始终无法在效率提升上有大的突破，再加上离心泵生产厂家大多只关注眼前利益，不愿意在节能设计上投入资源，使得我国离心泵的节能设计一直处于一个停滞不前的状态。此外，为了应对出口阀门全开时易出现的超功率和轴承过热等问题，在离心泵的发展过程中曾出现过一阵“全扬程”的设计风潮，即在离心泵的整个工况曲线上，扬程全不超工，但事实却是离心泵的绝大部分时间都工作在设计的低效区，这显然会引发较大的能源浪费。

2）节能理念比较落后。以往对离心泵的节能理念大多停留在提高运行效率上，这是一种比较落后的节能理念。事实上，离心泵的节能绝对不仅仅是一个简单的提高效率的问题，而是一个包括离心泵的运行效率、可靠性、稳定性、环境适应性、使用寿命以及对材料的利用率等在内的综合改善问题。以离心泵的环境适应性为例，离心泵的运行环境不同，对它的密封性能、水力性能以及耐磨、耐高温和耐腐蚀性能等也会有不同的要求，此时就应该根据离心泵的实际运行环境作适应性设计，否则就不能取得良好的节能效益。总而言之，对离心泵的节能认知理念应该是一个综合全面的体系，不能仅简单地把追求效率指标认为是节能，而应有一个全面整体的认识。

3）选型不合理。因为各种历史原因，很多单位在采购离心泵时往往都会把流量和扬程的余量放得很大，这虽然在这一定程度上解决了阀门全开时可能出现的超功率和轴承过热等问题，但造成的直接结果就是离心泵的正常工况点不在高效区，导致驱动电动机或柴油机做了大量的无用功。

4）使用不当。随着使用时间的延长，泵的各项性能指标都会有一定程度的下降，如果使用中不加强维护保养，有故障隐患时没有及时检修，导致离心泵始终运行在一个“亚健康”的状态下，则必然会造成其运行效率的下降，严重时还可能发生突然卡死等故障。如果对离心泵系统的布置不合理，例如系统管道的距离过长，弯道接头过多，造成水力损失严重，远远低于设计要求，同样会造成能源的浪费。

2 提高离心泵节能性能的技术措施

2.1节能优化设计

在设计离心泵的过程中，要摒弃过去“全扬程”的设计理念，而是要运用先进的水力模型[2]，采用先进的设计软件。同时，还要对设计方案作可靠性试验、产品的材料选择试验和环境适应性试验，例如在应用于潮湿霉变环境中时，需要对离心泵进行耐盐雾、耐霉菌试验，以保证离心泵的使用效率和寿命，达到降低资源消耗的目的。

离心泵的应用环境不同，应选择采用不同的材料。近年来，随着材料科学和工艺的发展，推动了离心泵技术的发展，一些新材料和新工艺已经应用于离心泵的零部件当中，有效提高了泵的使用寿命和可靠性，增强了离心泵对环境的适应能力。同时，在改善离心泵的流动特性、耐腐蚀性和耐磨性等方面，涂覆技术和材料表面处理技术的应用发挥了重要作用，有效扩大了离心泵的使用范围。

离心泵的具体用途不同，所应选用的机械密封件的特性也应有所侧重。实际中，由于离心泵的机械密封件比较容易损坏，而修理密封件时往往又需要将离心泵整体拆卸，这不仅工作量较大，而且由于经常拆卸，还会对离心泵的工作可靠性和使用寿命造成一定的不利影响。对于可靠性和安全性要求较高的用途，建议优先选用自冷却密封装置。

2.2合理选型

如果选型不当，没有余量，将无法满足用户的实际使用需求，而余量过大又会造成运行效率降低。离心泵的设计和制造企业可以考虑邀请用户参与产品的设计和制造全过程，将技术服务贯穿于泵的全生命周期，把对用户出现问题后的售后补偿服务尽量前移到根据用户的实际需求改善设计方案和制造工艺，协助用户正确选型。具体而言，离心泵的选型内容主要包括泵的型号、规格、转速，以及配套驱动电动机的功率等，选型原则一般如下：

1）满足实际工况中出现的最大流量和最大扬程。

2）正常运行的工况点应落在设计的高效区。

3）在满足实际要求的前提下，尽量选择那些体积小、质量轻、结构简单的离心泵。

4）尽量选择高转速的泵。

5）安全可靠。要保证泵的运转稳定，应尽量选用性能曲线没有“驼峰”的泵，否则也应让正常工况点处于驼峰区的右侧，而且压能应低于零流量下的压能，以方便投入同类设备并联运行。

6）有特殊使用要求的泵还应考虑具体要求。

2.3经济调度

对于给水泵而言，保持较低的给水系统压力，优先运行效率较高的给水泵，并尽量减少给水泵的启停操作，则通常能达到一个较好的安全经济运行效果。对于循环泵而言，增加泵的运行台数或增大泵的叶片装置(对可调叶片轴流泵)能加大循环水量，提高凝汽器真空，但同时泵的功耗也会增加，这就需要权衡经济效益与泵增加的功耗来确定最佳的经济调度方案。

2.4合理布置离心泵管路

管道布置应尽可能减少弯管，必须转弯处，弯曲半径取管道直径的3～5倍为宜，转角以大于90°为宜。此外，管道长度也要尽可能地降低，并减少其中所使用的附件和组件数量，这样可以最大限度地减少管路损失。

使用单位要定期对离心泵系统进行检修与维护，确保泵的表面光滑和密封性能良好，提高泵的使用寿命。节约成本，也是一种良好的节能方式。

3 结束语

虽然我国近年来对离心泵节能工作的重视度越来越高，也研究、提出并应用实施了一些节能技术措施，但整体效果并不理想，离心泵在工业设备中耗能“大户”的局面并没有得到显著改善。因此，还需要对离心泵的节能技术措施继续做深入研究，并在此基础上对离心泵系统进行优化设计和改造。

[1]梁高红,刘华川,杨光乔,等.提高离心输油泵运行效率探讨[J].中国科技博览,2014，(19):299.

[2]王凯,刘厚林,袁寿其,等.离心泵多工况水力性能优化设计方法[J].排灌机械工程学报,2012,30(1):20-24.

10.3969/j.issn.2095-1493.2014.012.015

2014-05-23）

刘恒义，高级讲师，1983年毕业于大连理工大学，从事职业教育工作，E-mail：liuhengyi9942@163.com，地址：辽宁省本溪市石桥子开发区枫叶路206号辽宁化工医药职业技术学院，117004。