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    上海君泉泵業有限公司

     

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    水泵節能降耗技術探討
    日期:2015-10-20

         隨著城市供水事業的發展,供水企業在優質保量供水的前提下越來越注重節能降耗工作的開展。在供水企業中,水泵作為輸、配水設備,其所耗電能占水廠用電的85%—90%,因此,探索和應用水泵節能技術對水廠的節能降耗具有重要的意義。

      一、通過合理選擇水泵節能

      1.水泵的合理選型

      新建水廠應根據水廠近遠期的日供水量來確定水泵參數。原則上,取水泵房的水泵流量和揚程應按最高日平均時供水量和揚程來選取,同時應考慮流量變化和水源水位變化時的水泵效率,以求經濟運行。二級泵房的水泵應按最高日最高時供水量和管網計算得出的總揚程選泵,此外,還應考慮流量變換時的水泵效率。泵的造型應該使泵的運行揚程和流量接近額定揚程和額定流量,使運行時工礦點經常保持在高校區。泵的選用常根據比轉速ns來選取,它是選擇泵的類型的重要指標,其計算公式為:

      式中Q、H為最高效率點的流量和揚程,但在實際計算中,因為泵的型號待選,無法查取最高效率點的值,一般就用生產要求的值代替,或者用下式近似求取:

      泵的轉速n應盡量和電動機的轉速一致,以便于直聯。有了Q、H和n的可以求出ns,由ns去查泵的“型普”,確定泵的類型,在這種類型的型普中選取最適合的型號,最后在泵的樣本中細查該泵的性能曲線,再由管路性能曲線確定泵的工作點,如效率在高效區,則滿足要求,即可選定。

      2.水泵性能的選擇

      對于工藝流量穩定的水泵,其性能選擇的重點是保證泵運行的高效。在平均揚程時,如果工藝流量調節幅度較大又較繁,則應特別注意Q—H曲線和Q—y曲線的調節范圍是否比較平坦,能否是泵在效率較高的區域運轉。

      二、通過水泵的合理配套和組合運行節能

      1.水泵的合理配套

      一般泵站內的工作水泵至少有2—3臺,從節能和經濟運行的角度考慮,應選揚程相近、流量大小不同的泵搭配,以實現大、小泵合理配置方案。當用水負荷變化幅度較大且較頻繁時,最好再配置一臺調速泵,以適應用水量的變化。當用水量大時,就運行大泵,用水量小時,停大泵運行小泵。如此配置,不但減少了水泵的運行臺數,而且可以使所有的水泵都在高效區運行,水泵電耗明顯下降,同時供水調配也更加靈活。

      2.水泵并聯組合運行

      在工藝要求大流量或流量有劇烈變動的場合,可視具體情況采取水泵不同組合運行,以提高泵的運轉效率(水泵并聯臺數最多不超過四臺)。

      三、采用水泵調速技術節能

      1.水泵調速節能的原理

      水泵調速節能的原理可以根據流體力學的相似定律推導出,其性能與轉速的關系是:流量正比于轉速,揚程正比于轉速的平方,功率正比于轉速的三次方。函數關系如下:

      2.水泵調速的條件及調速水泵的選擇

      (1)選擇水泵調速的條件

      供水量隨季節、晝夜變化而明顯變化或時變化系數較大時,水泵經常在偏高揚程或偏離高效區的大流量、低揚程的工況點運行,在無法改選泵型時,應考慮采用調速水泵。

      (2)調速水泵的選擇

      在有多臺水泵時,應選流量最大、經常運行的水泵作為調速泵,調速水泵的運行工況點應位于水泵高效段的中間,即額定轉速時的工況點位于高效段的右端,甚至可超出而位于高效段以右。另外,比轉數ns過小或過大的水泵均不宜作為調速泵,中、高比轉數的離心泵(ns=80-300)作為調速泵效果最好。

      3.水泵調速的方式及特點

      (1)可控硅串級調速 特點是效率高、技術成熟,適用于70—95%調速,但調速裝置功率因數低,并對電網有污染。

      (2)電磁滑差調速 特點是控制簡單,運行平穩可靠,便于遙控和自控,功率因數高,缺點是具有滑差損耗。

      (3)液體粘性調速器(又稱油膜離合器)特點是調節容量大,體積小,可在30%—100%額定轉速范圍內調速,造價低,但油膜離合器對機械油的要求非常高,且有一定滑差損失。

      (4)變頻調速 是調速技術中最為先進的方式,它節能潛力大,噪聲小,供水管網壓力穩定,維護管理方便,故障少,但價格昂貴。我公司水廠二級泵房應用了ABB公司的ACS—600型大功率變頻調速裝置,水泵功率為560KW。在目前水廠供水量未達設計負荷時,運行該裝置能保持供水管網壓力恒定,且便于調度,運行效果良好。

      隨著電力電子技術的進一步發展,變頻調速將成為水泵調速的主流,為節能降耗創下可觀的效益。

      4.水泵最佳調速比的確定

      由水泵理論可知,在調速范圍不很寬時,水泵轉速的改變會導致特性曲線的改變,從而導致工況點改變,使水泵處在高效區運行。

      水泵的最佳調速比應該是

      四、加強對水泵的能平衡測試,并及時更新改造,提高水泵運行效率,達到節能目的

      1.定期測定水泵特性,主要是Q—H特性和Q—y特性,如測出水泵的效率很低,則應及時更換水泵或葉輪。

      2.選型不當或揚程、流量過大時,對單級泵可采用車削葉輪外徑的辦法降低揚程和流量,使其在高效區運行。葉輪切削量與比轉數有關,如表1所示,如車削量過大會引起泵效率過低反而得不償失,一般采用逐步車削的辦法以獲得最佳的葉輪車削量。

      五、加強水泵的維護管理,積極采用新技術新材料,提高水泵效率

      1.提高水泵的加工、裝配質量,確保水泵運行安全可靠,盡量縮小口環間隙。

      2.加強維修,及時修補合理的泄漏間隙,當發現口環破裂或磨損后的泄漏間隙以超過規定值時,應進行修理或更換,根據經驗及實測數據確定口環半徑間隙為葉輪口環外徑的2.5—3.5%。

      3.積極采用新型的密封填料。填料在軸封裝置中起著阻水或阻氣的密封作用,選擇一種密封性能好的填料,不僅可以解決泄漏、降低耗用,還可在一定程度上提高水泵效率。2000年我公司在水廠二泵房的離心泵上首先適試用了BPT20型液體新型密封填料,這種填料無需冷卻和沖洗,不磨損軸和軸承,提高了泵效,使用效果良好。

      水泵節能的前景十分廣闊,只要我們開拓思維、不斷探索,因地制宜地實施水泵節能技術,供水企業的節能降耗工作將取得顯著成效。

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