【原】离心泵效率（第6部分）- 效率什么时候重要？

前言

这是关于离心泵效率的6篇系列文章中的第6部分，也是最后一部分。文章简要介绍了效率什么时候很重要、什么时候不那么重要。

文章代表的是作者个人意见，由泵沙龙编辑、修改和补充。仅供参考。

效率什么时候重要？

泵所需的功率与其产生的流量和扬程成正比。随着流量和/或扬程的增加，所需的功率也会增加。相反，功率与水力效率成反比。对于相同的流量和扬程，效率的提高会降低功率需求。下面两个公式说明了这种关系：

P =（流量×扬程）/E_f

BHP =（流量×扬程）/（E_f×3960）

式中，

P = 水力功率；

BHP = 制动马力；

E_f = 泵效率。

高效对于连续运行或长时间运行的泵可以大幅度降低能耗成本，但是（泵本身）效率的提高往往比较有限，特别是可靠性要求非常高的应有场合（如核电、火电、石化等关键用泵）。图1显示了两台流量均为3000 gpm的泵，可24/7全天候运行。效率分别了87 %和84 %，所需的马力分别为130和135马力。每千加仑的电力成本为5.7和5.9美分。十分之二美分的差别并不是很大，但如果考虑到每年的电力成本，低效泵会在总电费上额外增加3,200美元。

图1：两台效率不同的泵每年的能耗费用比较

图1中使用的每千瓦时10美分的能源成本是2010年的平均商业费率。然而，各州之间可能存在显著差异。在某些州，电费可低至6美分，甚至可能低于4美分。然而，最坏的情况是一些外岛的价格接近40美分。

随着每千瓦时（度）电力成本的增加，泵效率的提高会带来显著的节约。选择不会连续运行的泵时，需要考虑的一个重要因素是所需的实际流量。最终用户是否真的需要3,000 gpm的流量，还是可以通过运行更长的时间2,000 gpm的泵来实现相同的结果？

如果在这两种流量下具有相同的扬程和效率，则两者的每千加仑泵送成本相同。在大多数情况下，每分钟减少1,000加仑的流量将使摩擦力显著降低。由于BHP与扬程成正比，最终用户可以看到使用低容量泵（小规格泵）泵送的每千加仑成本大幅降低。

图2：涡流废水泵的Q-H曲线

什么时候效率不那么重要？

选择高效率的泵和电机始终会降低电力成本，但有时，与初始成本相比，投资回报并没有体现出来。这种情况主要体现在较小的泵、不常使用的泵以及仅为备用或应急使用而安装的泵。

在许多工业应用中，效率将排在泵可靠执行特定流程的能力之后。一个很好的例子是渣浆泵，它的间隙越大，使用寿命越长。另一个是涡流泵，它在工业和废水应用中都很受欢迎。

图2显示了4英寸涡流废水泵的Q-H曲线。流量为800 gpm时，它的水力效率只有48 %。具有类似性能的标准4英寸无堵塞泵的效率为68 %至75 %，比标准涡流废水泵高20 %至27 %。效率较低的原因是涡流作用是一个两步过程，总效率是两个单独效率的乘积。

然而，即使效率远低于通常的期望值也有非常积极的一面，几乎任何进入涡流泵吸入口的物质都会从其排放口排出。这是因为涡流叶轮是凹进的，很少与泵送物中的任何固体或其它材料接触。当需要较小的废水泵时，这可能是有益的。更高效的4英寸无堵塞泵在存在碎布和粘稠物质时会经常堵塞，这通常会导致每周都需要停泵进行清洁。在这些应用中，涡流泵更加可靠，并且维护成本的节约远大于由于效率较低而产生的额外能源成本。

如果泵由汽油发动机驱动运行，那么泵的效率就不那么重要了。虽然80 %效率的泵比65 %效率的泵要节省相当多的能源，但汽油发动机（只有大约20 %的效率）将泵组的总效率分别降低到了16 %和13 %。除非泵频繁且长时间使用，否则对于如此小的节能，可能很难证明较高的初始泵成本是合理的。

最后，有些应用设计点无法达到合理的效率，但仍然需要使用离心泵。例如，假设耗资数百万美元的生产线不能使用容积式泵，而是需要一台（小流量高扬程的）离心泵，流量为20 gpm，扬程为3,000 ft。这种离心泵的效率相对较低。

如果单级泵必须以23,000 rpm的转速驱动并且其效率低于25 %，这真的很重要吗？可能不会，而且这些类型的应用比你想象的要多得多。

总结

说到泵的效率，应从多个方面来看待。如果投资回报不足，我们应该始终考虑使用一台更高效率的泵。

在许多工业应用中，效率将排在泵能否长期可靠运行之后。通常较小的泵、不常使用的泵以及仅为备用或应急使用而安装的泵，效率并不那么重要。

通常，增加一两个百分点的峰值效率并不那么重要，因为通常很少有泵正好处于最佳效率点运行。在最佳效率点的两侧，较宽的高效区会带来更大的好处。

题外话

关于离心泵效率的系列文章，到今天已全部发布完成，感谢朋友们的关注！大家如有泵方面的议题、疑问或好的文章，欢迎与《泵沙龙》联系和探讨。

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