工业水泵系统节能途径及应用研究

阙兴瑞  谢家林   田刚

重庆钢铁股份有限公司   重庆市长寿区   401220

摘要：改革后，受社会发展的影响，带动了我国各行业领域的进步。现阶段，工业水泵系统在社会经济发展中占有很重要的地位，被广泛应用于工业领域。中国泵类设备用电量约占全国用电量的20%，使用效率比发达国家低10%～30%，具有很大节能潜力。主要针对目前工业水泵系统运行现状及存在问题，围绕水泵高效置换、合理匹配、流量调节、叶轮优化、管路优化、定期检修、加强管理7种工业水泵系统节能途径进行了分析，并结合工厂采用量身定制的KSB高效率离心泵替代现有低效泵节能改造的案例，分析了节能效果，为今后工业水泵系统更好地进行节能改造提供参考。

关键词：水泵；能耗；节能途径；节能

引言

随着工业技术水平的不断提升，水泵常规的控制方式并不能满足可持续发展社会建设的节能需求,在此种情况下，水泵的自动化节能改造也成为工业发展的重要方向。变频控制系统是当前应用最广泛的一种水泵自动化调控系统，该系统能够根据生产作业需求对水泵的转速进行自动化调控，但目前很多企业在水泵自动控制变频改造过程中是基于PID控制算法实现的，该种自动变频控制模式虽然能够实现水泵的自动化控制，但对用水响应相对较慢，这对企业的生产有着一定的影响。因此，建立一种能够快速响应需求，安全可靠的自动控制系统也成为工业领域发展的关键所在。

1现状和问题

1.1水泵效率低

当前，中国水泵无论是设计理念、制造工艺，还是加工精度等方面均仍处于相对较低水平。尽管水泵厂商在投标文件中保证水泵设计效率大于81%甚至超过85%，但经大量现场调研和测试可知，实际运行效率只有20%～40%，不符合GB/T13469—2021《离心泵、混流泵与轴流泵系统经济运行》的规定，低效水泵的大量使用造成了巨大的用电浪费，应予以更新改造。

1.2工业水泵盘车过程中卡住

在对工业水泵盘车过程中，有时会发生卡住的情况发生，其主要原因是，由于水泵迷宫密封出堆积了微小的砂粒杂质之后，影响了水泵的运转，所以在盘车时出现卡住的现象。因为迷宫密封套外圆和衬套内圆上都有螺旋槽，并且在迷宫密封前端装有滤网，当密封水进入密封中，会随之带入非常细小的杂物颗粒，这时候需要用较大的力盘动水泵，使杂物颗粒从螺旋槽中流出，就可以使工业水泵顺利完成盘车。当气泵在找中心时出现盘车困难时，首先，要确定其他设备是否正常，在保证其他设备正常的情况下，直接进行冲转，就可以使水泵顺利地恢复运行。

2节能途径

2.1叶轮优化

在水泵叶轮优化上，主要有应用高效叶轮、提升叶轮材料精度、改变叶轮角度、减少叶轮级数、更换同型号水泵的小直径叶轮和叶轮切割6种途径。叶轮切割是其中最简单、改造费用最低的一种优化途径，叶轮切割后水泵的流量、扬程、功率都相应减小，一般水泵叶轮切割最大切削量不得超过15％。当叶轮切削量在5%以内时，可以根据切割定律公式进行叶轮切削；当叶轮切削量大于5%时，切割定律公式仅能提供切削方向，不能精准确定切削量，叶轮应分几次逐渐切割，且每次切割后必须进行试验确定切削后的性能。在对水泵采取叶轮切割节能改造时，应结合实际情况，根据现有水泵叶轮的直径、水泵的实际转速、流量、工作扬程以及功率等参数进行计算分析，科学合理确定叶轮切削量的最大值，确保叶轮切削后的流量、扬程以及功率能完全满足水泵运行要求，从而达到优化水泵运行工况以及减少能源消耗的目的。

2.2加强检修质量及规范质量验收

在工业水泵检修过程中，要严格按照指导说明进行工作，参照技术标准、质量标准以及使用说明进行实际操作。遵照质量验收流程以及作业指导说明进行封闭环境工作，保证对工业水泵的检修质量。在火力发电厂新供水系统建成之后，按照质量验收标准对供水系统的各个位置进行详细的检查，保证没有事故隐患，发现问题及时处理，保证供水系统与工业水泵的可靠性。

2.3发动机维护

发动机故障引起的振动和噪声无法避免，水泵由发动机驱动，发动机故障可能导致设备故障。形成原因复杂，只有事后才能确定维修策略，如果这是由专业技术人员发现的，应及时改进信息。例如，轴承、皮带等应定期检查，以确保其工作正常。振动分析法是检测离心泵故障最有效、应用最广泛的方法。它能检测出上述故障以外的故障，如转子不平衡、阀杆弯曲等，诊断方法也相对简单。首先要调查有关机组的信息和情况，了解离心泵的基本特性和规格，然后进行振动测试、分析和信号处理。在这种背景下，复杂的振动信号必须经过各种修改处理，消除噪声干扰，获得有用的运行状态信息，然后与数据相结合。库中常见的信号特征，振动是否异常，如果异常，分析原因及对策，给与维护。这种分析方法是收集和处理信号，以便提取出一些有问题的振动数据，准确获取所有信息，了解设备的整体运行状态和质量。在泵的日常运行情况下，其检测和维修应通过单独系统进行。日常的测量和维护是保证故障及时诊断的重要环节。离心泵不能避免所有类型的声音运行，但通过分析每种声音在正常状态下的分布频率，并将不同类型的声音频率与误差进行比较，可以直接识别出一些部件问题，转子等部件在设备运行过程中都有各自的特征声音频率和范围。在检测误差时，噪声响应是最方便的检测器之一。检测装置悬挂前的噪声分析和诊断，可以有效地提高维修的效率和准确性，避免不必要的时间浪费，这种分析和诊断方法与振动分析方法有许多相似之处，但在信号的去除上有一定局限性，不能以这种方式作为一种广泛的振动分析方法。

2.4加强技术监控

在日常生产运行中，技术人员要每天对工业水泵进行巡查，并且记录相关的运行参数，保证工业水泵都处于正常状态下运行，及时发现故障隐患，及时处理，避免直接或者间接造成重大设备故障。巡查过程中，要重点对工业水泵的运行参数、外观、运行状态、是否有振动几方面进行观察。保证高质量的日常巡查，严格按照质量标准以及操作规程进行工作。在涉及工业水泵的质量问题时，及时联系厂家，不得将故障隐患存留在工作的供水系统中。

结语

工业水泵系统节能改造的实践证明，合理地采用高效率离心泵来替代现有低效泵节能改造，同时根据系统进行合理匹配，平均节电率可达约34.3%，取得了良好的效果，对于运行时间较长的系统，节能效果更佳。希望提出的工业水泵系统的多种节能途径及方法，能够帮助企业及时发现自身水泵系统运行的不足和节能潜力，结合实际情况进行综合考虑，采用先进合理的节能途径实施节能改造，达到节能降耗的目的。

参考文献

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