水泵节能改造的方法

水泵节能方式选择

节能减排已经成中国经济发展规划纲要的主要内 容，尤其对电力、钢铁、有色、石油化工、水处理等 工业领域高耗能企业提出了更加严格的减排目标。水 泵作为工业核心流体输送设备，占据着耗能的主要部 分，已经成为节能工作首要需解决的问题。传统的节能方式主要有变频、改变泵的构造.

变频:只能针对循环泵,给排水泵可以说毫无用处,其工作原理简单来讲就是水泵效率都有一定余量,水泵长期在额定状态下运行,由于冷却系统的用水量冬夏不同，于是在用水量减小时通过变频降低电流频率，从而使出水量下降，其实也是水泵额定效率的下降，此外变频器也可消耗一部分电量。

优点：冬季的循环泵可以节电

缺点：投入大，收益很难达到其承诺的节能效果，投资回收不显著,由于改变频率影响了水泵的自振与其振，容易出现裂纹现象

 

改变构造：主要通过切割来实现，原理同变频大致一样，在冷却系统对水的需求减小的情况下，对叶轮进行切割使出水量下降输入功率减小，起到节能效果。

优点：能起到节电效果

缺点：投入大，周期长，后期操作不便

以上两种方式主要通过降低运行功率来实现，节能效果有限没有更大的发展空间陷入一种瓶颈状态。

下面介绍一下国外比较先进的高分子节能技术.

高分子节能技术简单来说就是反其道而行，由于水泵的效率一般都达不到额定，国产泵基本维持在70%以内，且由于气蚀涡流现象，基本每1000台时效率下降2-3个点。高分子技术就是要把这部分损失给尽量补回来。对于给排水泵在功率不变的情况下使水泵出水量增加扬程提高，减小运行时间起到节能效果，对于循环泵减小内部阻力，电机负载功率减小降低电流。

优点：给排水泵、循环泵均可节能,投资低操作时间短可大大提高水泵寿命

缺点：国内此技术不成熟，市场良莠不齐

本文主要 介绍一种新型的高分子涂层材料介能原理，减少泵内的摩擦阻 力损失，可提高新泵效率 2-5%；对于已经受腐蚀和磨 损的旧泵，本文也提供了快速修复的涂层工艺，可恢 复泵效率 15%左右。通常情况下，离心泵内的容积损失 ηv、水力损失 ηh和机械损失 ηm 时构成泵的效率的主要因素，即水泵的 总效率 η 为 3 个局部效率的乘积：

η=ηv·ηh·ηm

要提高水泵的效率，一方面，需要尽量减少机械 损失和容积损失，可以通过改善泵壳内过流部分的泵 型设计、制造和装配精度来达到。另一方面，也可以改善流体的水力损失 ηh 达到， 而水力损失包括冲击损失：

Δh1=k1（QT－Q0）2和摩阻损失： Δh2=k2Q2T

式中 QT    为理论流量；Q0 为设计流量；k1, k2 为比例系 数。

本文将从如何减少流体的水力损失中的摩阻损失 Δh2, 探讨解决的方法。

根据阻力损失理论，流体流动分为层流区、过渡 区和湍流区，取决于雷诺系数 Re；离心泵中的流体雷 诺系数 Re＞4000，流动进入湍流区，摩擦系数λ不再 随 Re 变化，其值取决于相对粗糙度ε/d。即

λ=1/[1.74-2log(2ε/d)]2

阻力损失 hf 与摩擦系数λ成正比关系。 可见，如何减小泵体内的粗糙度ε，进而减

低局部湍流程度，是提高水泵效率的手段之一。 另外，从泵受腐蚀角度来看。金属表面粗糙、局部湍流剧烈时，加快了金属的腐蚀速度，使氧化保护 层提早脱落被水流带走；同时局部湍流也容易导致汽蚀，气泡毁灭时产生的高强冲击力使金属表面层疏 松，从而加深腐蚀情况。某些工况下，在含有固体砂 粒的流体中，由于磨粒切削磨损，泵表面层变得更加 粗糙，甚至穿孔。图 1 为某化工厂冷却水循环泵的腐 蚀状况。

3. 常规减阻和焊接修复方法的弊端

常规的减低阻力损失的方法为精密机加工，抛光

等；或采用不锈钢材质以提高表面光洁度，但是这样 会大大增加成本。

抛光的金属表面并不能解决腐蚀问题，尤其在海 水介质条件下，氯离子浓度非常高，极易侵蚀不锈钢 表面。遭受腐蚀后的金属表面的凹坑和裂缝，如果用堆 焊的方法修复，容易造成热应力变形，导致泵体无法 回装。

另外，焊缝金属和原本体金属的形成原电池电位 差，造成电解双金属腐蚀效应，引起二次腐蚀。

高分子超滑金属涂层 是由美国高分子公司出品的一种饮用水的涂层系统（泵节能改造），可提高流体设备效率，并保护设备防止化学腐蚀。该（泵节能改造）材料经检验达到美国国家卫生组织（ANS/NSF61）标准并符合英国供水规定第25款中的饮用水标准。1999年11月，国家城市供水水质检测网武汉检测站也对送检的超滑涂层（泵节能改造）浸泡液出具了符合国家饮用水卫生标准的检测报告（990111——1），所以高分子超滑涂层（泵节能改造）材料可广泛用于城市给水系统。

高分子超滑涂层（泵节能改造）材料是由基本原料和加固原料两种组分组成的高分子抗磨材料。

高分子超滑涂层（泵节能改造）材料具有表面光滑、粗糙度小的特性，表1为超滑涂层（泵节能改造）材料与其它不同材料表面粗糙的对比数据。从表1可以看出，超滑涂层（泵节能改造）材料的表面粗糙度要比其它几种材料小一个或几个数量级，所以可在流体设备内产生光滑的表面，减少涡流的产生。

      表1              表面粗糙度对比

改性聚乙烯	Ra = 0.54μm
超滑涂层表面	Ra = 0.078μm
玻璃钢表面	Ra = 2.15μm
碳钢管表面	Ra = 16.07μm

高分子超滑涂层（泵节能改造）材料还具有优良的机械性能（见表2），泵节能改造材料优良的机械性能指标可以保证水泵叶轮高速旋转过程中涂层不破损脱落。

      表2            高分子超滑涂层机械性能

项目	20℃固化	100℃固化
粘合力/psi	3000	3600
抗气蚀性/mm3h-1	12	7.6
抗压强度/psi	6900	8500
抗挠强度/psi	5900	6400
Izod冲击强度/J·m-1	54	62

通过以上两表可看出泵节能改造材料具有粗糙度小、表面光滑、抗磨的特性，尤其有利于对现有机泵进行改造，以较小的资金投入，较短的待机时间，较简单安全的施工方式即可进行改造。