环保型工业闭式泵组节能技术分析

吴昱，廖永浩

（华电电力科学研究院有限公司，浙江 杭州 310030）

在国民经济的不断发展中，工业行业作为刺激经济发展的支柱型产业，其重要性毋庸置疑。通过对环保型工业闭式泵组的节能技术进行研究，并针对回路设计等方面进行优化，不仅能够有效提高系统效率，还能够有效降低能耗。因此，有必要对环保型工业闭式泵组节能技术进行研究。

1 工程分析

电厂在经营发展中对闭式泵组需求正在逐年增长，而且液压站中的装机功率也会随之增加，因此对于能源的需求发生了改变。在制浆工业中，闭式系统的使用占比正在增长，如今已经基本代替了开式系统，成为众多电厂的首选。

某电厂采用了大功率电机（200～315kW），并为电机专门匹配了排量为500mL/r油泵。因为闭式泵中的补油泵排放量基本可以等同于主泵排放量的20%～25%，因此大排量系统的补油压力未发生改变时，补油泵所需要耗费的电机功率将会随之而增多。与此同时，大功率电机的利用代表着泵与马达的输出功率进一步提高，壳体冲洗、轴承流量也会因此而得到显著提升。通过对系统油路设计进行优化，能够使发热的情况明显降低，通过合理使用冷却器油液，能够在降低工业成本的同时达到减耗的作用。

2 环保型工业闭式泵综述

不同于开式泵，闭式泵最明显的特点便是执行元件油液流出后不会直接进入油箱，油液将会进入主泵吸油口中。而且由于泵以及马达存在泄漏的情况，马达背压侧的吸油口需要保持住压力，所以还需要专门为主泵配备补油泵，通过补油泵吸油主泵提供油液。主泵的数量、排量等参数将会影响补油泵的选择，如齿轮泵、叶片泵等形式便可以根据主泵需求来选择。闭式泵组的回路属于封闭液压系统，为了改善自身的吸油性能，将会专门设置补油泵，通过补油泵降低系统内泄漏所带来的影响。通常情况下，为了保证闭式回路的运行稳定性，补油泵可以分为内置、外置两类，其中内置式在工程机械中的应用相对较多，而外置式则更多会在工业领域中得到使用，一般补油泵的排量能够达到主泵的20%。

补油泵的作用极为关键，其主要作用如下：第一，闭式系统因为阀组、马达等部件将会在运行期间出现漏油的情况，所以要利用补油泵实现对损失油液的补充。第二，帮助闭式泵组控制泵的方向、排量等参数。第三，通过冷却能力帮助闭式系统调节油温，避免因为油液温度过高而影响正常工作。第四，闭式泵在与高扭矩、低转速马达一同进行使用时，马达所需要的背压与转速之间具有直接联系，通过补油泵能够有效维持背压参数。作为控制泵，应该将补油泵的出口压力始终保持在合理范围内，通过配置补油溢流阀，可以实现对补油泵出口压力的合理调节。而为了降低闭式泵组的油液温度，则能够在油路之间加设热油梭阀，然后，令低压侧油液进入冷却器降温。除此之外，为了将马达背压控制在合理范围内，还可以在热油梭阀后加装冲洗溢流阀，冲洗、补油溢流阀的同时使用可以完成对低压侧压力的有效调节。

3 闭式阀组系统油路的设计分析

3.1 补油溢流阀发热问题

当没有进浆时，不同油路口之间的压力压差偏小，当A、B口之间的压力压差小于梭阀开启压力时，便会导致梭阀关闭，补油泵中的所有力量都将会经由补油溢流阀进入壳体，因为油液在此期间并未进入冷却气冷却，所以当油液直接进入油箱后，会导致所有热量一同进入油箱。在油液温度过高的情况下，将会导致能量浪费的情况发生，而且通过对油箱内部油液进行持续不断地加热，过高的温度还会明显降低油液以及橡胶密封的实际使用寿命，而且黏度也会随之降低，进而影响润滑性能，所以为了使闭式系统始终维持住稳定的工作温度，就应该为系统配备性能更加优异的冷却器与循环泵，以此促进热量的进一步交换，更换原有设备虽然能够增加液压站的制造成本，但是，运营成本将会大幅降低。

3.2 冲洗系统稳定性问题

在主回路外，每组液压泵站专门设置了一套由齿轮泵进行驱动的冲洗回路。该冲洗回路的主要作用就是在运行期间针对泵、马达部件开展润滑作业，润滑期间还可以利用循环液压油进行热量交换，降低由零部件摩擦所产生的热量。在这种配置情况下，若冲洗回路在使用中受损，就将会导致主系统由于缺少冲洗润滑而无法正常运行。

4 闭式阀组节能技术研究

4.1 加设外置单向阀

在没有开展进浆作业时，梭阀将会自动关闭，补油泵中的油，可以通过单向阀、冲洗溢流阀进入油口外侧的冷却器，经由冷却器降温后的油液回到油箱能够避免油箱内部温度上升。即便长时间没有进浆，油箱内部的温度依然可以维持在合理范围内。在设置期间需要注意单向阀的开启压力问题，只有保证其开启压力能够大于梭阀开启时，其前后的压力差参数，才能够在进浆情况下，促使补油泵的流量进入补油腔中进行补油作业，否则，便会经由外置单向阀与冲洗溢流阀自油路口直接流出。

4.2 在主回路中集成冲洗回路

通过在冷却器后添加单向阀，能够持续为冲洗回路提供足够的压力。单向阀能够促使主电机在运行过程中，油液一直进入冷却器，其中多数油液将会在单向阀的作用下回流至油箱，而剩余的少量油液则可以对马达、主泵壳体、轴承进行冲洗。挤浆机在工作过程中，液压系统需要保持油路低压侧的压力状态，利用补油、冲洗溢流阀能够实现对压力的合理调节。在压力未发生改变的情况下，在冷却器后添加单向阀，能够促使冲洗溢流阀实现压降，进而减少对能量的消耗，实现节能的目标。这种模式不仅可以减少原计划中需要单独配置的冲洗电机泵组，而且还有效提高了系统的稳定性。闭式泵组节能优化前，若长时间没有进行进浆作业，就会导致系统内部出现发热的情况。当油箱温度过高时，为了控制温度继续上升，就必须增加成本投入，而通过对节能技术进行的优化，则能够明显减少系统发热问题，增加系统运行稳定性，提高电厂的总体经济效益。

5 环保型工业闭式泵组的节能优化研究

闭式泵组的节能优化可以促使工业生产变得更加环保，在开展节能优化时，为了确定闭式泵的优化设计参数，需要通过节能优化试验以及计算结果确定优化后设计参数。为了保证节能效果，可以在设计阶段通过切削叶轮的方式将叶轮的平均外径车削12.3%，通过降低叶轮外径能够有效降低泵的出力。叶轮进口位置叶片以及末端可以分别制作成为鱼头、鱼尾形状，这样能够有效提高闭式泵的节能效果。因为叶片入口采用鱼头叶型可以增加入口角，在保证入口均匀对称的同时降低节能误差，通过末端鱼尾则能够降低叶片出口角，通过修磨处理可以促使出口段的平均厚度大幅降低，此时，叶轮效率将会有所提高。

在对叶轮轴面流道型线进行优化时，可以对其颈部直径开展合理调节，以此降低过渡区偏心、凹凸不平所带来的影响。通过对叶轮出口宽度进行拓宽处理，并适当减少两侧盖板内流面，能够促使节能效果得到进一步提高。在对叶轮流道开展整体优化时，可以适当提高流道表面的光滑程度，通过增加表面轮廓度可以使流道变得光滑平整，降低运行期间的能源消耗。除此之外，通过磨削的方式可以将隔舌的圆头改为鱼头，然后，通过降低喉口流道粗糙度，能够促使流道变得更加平整，增加蜗壳效率。通过在提高喉口流动的同时增加泵效率与气蚀性，可以促使高效区逐渐推移至小流量区间，当叶轮液流均匀性增加之后，便可以保证泵的稳定性。

闭式泵的节能优化方向是增加液流流动效率，防止因为内部流动阻力问题，而增加对能源的消耗，而且通过改变局部关键型线，还会使泵效率得到进一步提升，从而避免泵组在运行期间浪费更多的能源。在工业领域，闭式泵组如今已经得到了人们的重视。闭式泵组可以将内部阀组在液压泵中实现集成，所以能够有效缩小对安装空间的需求，补油系统则能够在主泵排量改变后保证响应，并提高进油口压力，因此能够通过增加转速的方式避免吸空问题的发生，而且在运行期间，因为只有少量油液需要从油箱中吸取，所以能够有效降低对油箱的损耗。因为闭式泵组的优势明显，所以闭式泵组可以在工业领域中占据一席之地，通过对其节能技术进行优化，可以进一步增加闭式泵组的作用。

6 结语

总而言之，环保型工业闭式泵组的节能技术是闭式泵组的发展趋势，通过对其节能技术进行优化，可以在降低能源消耗的同时带动工业领域的可持续发展。相信随着更多人了解到工业闭式泵组节能技术的重要性，工业闭式泵组的节能效果将会变得更好。