供水系统中的水泵节能技术研究

郭红云　袁宵

摘 要：供水系统中的水泵节能技术是目前我国节能领域中较为成熟的一项技术，在节能减耗方面发挥了巨大的作用。基于此，本文分析了水泵节能技术的工作原理及其带来的社会经济效益，希望能为我国水泵节能技术发展提供一些有益的参考和借鉴。

关键词：供水系统；水泵节能技术；能耗

中图分类号：TU991 文献标识码：A

运用新技术实现水泵节能改造，降低节流损失，减少用电消耗，确保生产安全，具有非常重要的现实意义。

一、水泵喷涂技术

水泵喷涂技术即利用表面光滑、抗磨、粗糙度小的涂层材料在流体设备内部形成光滑的表面，降低涡流产生的可能性，提高流体设备的工作效率。水泵能量损失主要有水力损失、容积损失、机械损失3种，只要减少这3种损失，就可以提高水泵的效率。在表面粗糙度等指标上有明显优势的材料对水泵有两个方面的影响：一是减少水泵的水力损失。对水泵进行喷涂后，能够提高叶轮过流部分和泵体内壁的光滑度，减少液体流过泵体时的沿程摩擦，同时可以降低流道产生涡流的几率，有效减少冲击损失；二是减少水泵的机械损失。因为材料的表面极为光滑，喷涂以后能够增加叶轮表面的光滑程度，有效减少液体与叶轮两个盖板表面的摩擦损失。

二、高效泵技术

高效泵技术即通过扩大泵的高效区来提高泵效率，其主要依据的原理是“三元流动理论”。根据该理论设计的叶片呈不规则的曲面形状，这样的叶轮叶片结构能够更好地适应流体的真实流态，并且可以控制叶轮内部流体质点的速度分布。采用三元流动理论进行设计，可以大大提高水泵运行的效率。

利用高效泵技术对水泵进行改造，实质上是一个设备改型的过程，其需要对原来的系统进行全面诊断，确保改型后的设备能够满足用户需要。高效泵技术节能潜力大，对用户有针对性，但有改型失败的风险。

三、变频调速节能技术

根据水泵比例定律，当水泵转速在一定范围内变化时，扬程H、流量Q、轴功率P与转速n之间存在以下关系：

Q1/Q2=n1/n2

H1/H2=（n1/n2）2

P1/P2=（n1/n2）3

由上述公式可知，转速和流量之间成正比，转速的平方和扬程之间成正比，转速的立方和轴功率之间成正比，由此可以得出，当转速增加时，功率增加量远远大于流量增加量，所以，只要降低水泵的转速，就能减少单位供水量电耗。

又知，电机转速与输入频率之间的关系式为：n=60f（1-s）/p；

其中f代表电源频率，S代表滑差率，P代表极对数。由以上公式可知，只要均匀改变电源频率f，就能平滑改变电动机同步转速，当电动机转速降低，轴功率也会变小，电动机输入功率就会变小，由此实现变频调速节能作用。在水泵实际工作中，用水量不断变化，为有效控制水量变化，一般通过调节泵出口阀门的方式将出口压力控制在某一规定值上，因此会导致供水時出现欠压、超压等情况，而在水泵机组中引入变频调速技术，就可以通过改变水泵转速的方式，使其扬程与流量更好地适应管网用水量变化。

四、轴封改造节能技术

离心泵机械损失主要体现在水泵轴封摩擦损失上，利用传统填料进行密封时，如果填料压盖太紧，将显著增大摩擦损失，有可能会出现填料发热的情况，对水泵而言，假如填料压盖过紧，会增加启动负荷，甚至会出现无法启动的情况；相反，假如填料压盖太松，就会出现滴漏增加的情况，降低水泵的效率。而新型密封填料的出现很好地克服了上述缺点，实现了传统密封材料难以达到的密封效果。如某电厂两机组用HT-300节能轴密封填料进行改造，改造前后的能耗对比情况见表1。

由表1可知，在两机组并联运行模式下，采用HT-300节能轴密封填料的节电率约为0.38%。如果是单机运行模式，节电率有望达到1%。总的来说，对于水泵轴封改造的节能效果还需要进一步的试验研究，从目前各地实际应用情况来看，其节电效果可达到1%～3%。

五、叶轮改造节能技术

传统的卧式离心泵大多使用铸铁叶轮，因铸造工艺有限，叶轮的表面非常粗糙，阻力很大；同时在使用过程中，铸铁器件容易受到锈蚀和气蚀影响，会对水泵的性能造成很大影响。而不锈钢叶轮的表面非常光滑，同时水阻较小，耐冲刷，质量分布均匀，与Belzonal341材料非常相似，能够有效减小水泵的机械损失和水力损失，并且不锈钢材料具有较强的防锈、防腐性能，使用不锈钢叶轮可有效提升水泵效率，减小振动，使水泵的性能更加可靠稳定。某电厂将机组铸铁叶轮更换为不锈钢叶轮后，节电率达到了6.40%，节能效果非常显著，见表2。

结语

我国是一个资源总量多，但人均资源少的能源消耗大国，因此加强水泵节能技术研究在当前国情下具有非常重要的现实意义。但水泵节能是一项长期性、复杂性的工程，需要我们在实践中不断探索新技术，逐步进行改进和优化，以不断提升水泵节能效果。

参考文献

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[2]陈晨.浅谈水厂水泵的节能及改造策略[J].工业C，2016（6）：105-105.endprint