泵和泵才體系的環(huán)保化運(yùn)用研討

　　一、我國人口眾多、能源資源相對(duì)不足，目前又正處在工業(yè)化和城鎮(zhèn)化加快發(fā)展的重要階段，能源資源消費(fèi)規(guī)模不斷擴(kuò)大，能源供需矛盾越來越突出。解決我國能源問題，根本出路是大力開展節(jié)能工作，提高能源利用效率，節(jié)能工作關(guān)系到我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。

　　“十一五”規(guī)劃綱要提出把我國建設(shè)成資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的目標(biāo)，要求到2010年我國單位G D P能耗降低20左右，并將其列為重要的約束性指標(biāo)。由此可見，對(duì)能源的有效利用在我國已經(jīng)非常迫切。

　　在流體輸送系統(tǒng)中，泵是主要的耗電設(shè)備，加上這些設(shè)備存在著“大馬拉小車”的現(xiàn)象，同時(shí)由于這些設(shè)備長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行和常常處于低負(fù)荷及變負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行工況點(diǎn)偏離高效點(diǎn)，運(yùn)行效率降低，大量的能源在終端利用中被白白地浪費(fèi)掉。因此，對(duì)泵進(jìn)行節(jié)能研究有著突出重要的意義。

　　二、我國泵運(yùn)行狀況及節(jié)能潛力分析

　　在流體輸送系統(tǒng)中運(yùn)行的泵種類繁多，數(shù)量多，總裝機(jī)容量大，耗電量大，約占全國發(fā)電量的20左右。流體輸送系統(tǒng)中泵的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，尤其是大功率的泵的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，直接關(guān)系到系統(tǒng)效率的高低。

　　總的來說，我國流體輸送系統(tǒng)效率偏低，造成這種現(xiàn)象的原因是多方面的，主要是科研開發(fā)投入不足，科研與生產(chǎn)缺乏有機(jī)的結(jié)合；生產(chǎn)工藝落后，型線誤差大，過流表面粗糙。目前我國大多采用木模整體鑄造。由于中、高比轉(zhuǎn)速離心式泵葉片扭曲，造型起模困難，造型誤差較大。

　　還有一個(gè)原因是：我國許多大中型泵套用定型產(chǎn)品，由于型譜是分檔而設(shè)，間隔較大，一般只能套用相近型產(chǎn)品，造成泵的實(shí)際運(yùn)行情況偏離優(yōu)運(yùn)行區(qū)，運(yùn)行效率低，能耗高。設(shè)計(jì)選型時(shí)加保險(xiǎn)系數(shù)，裕量過大，也造成了運(yùn)行工況偏離高效區(qū)。

　　三、流體輸送系統(tǒng)中泵節(jié)能改造的方法

　　針對(duì)我國泵使用及運(yùn)行實(shí)際情況，下面從提高泵本身效率及與管網(wǎng)匹配程度兩方面對(duì)泵節(jié)能進(jìn)行研究。

　　1.減小泵內(nèi)部損失，提高泵效率（1）泵的機(jī)械效率主要取決于泵葉輪的幾何形狀1）在選擇或設(shè)計(jì)揚(yáng)程高的泵時(shí)，應(yīng)該設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速較高而葉輪直徑較小的這類泵。

　　2）降低葉輪蓋板外表面和泵殼內(nèi)表面的粗糙度，從而使泵的機(jī)械效率提高。

　�。�2）減小泵的容積損失，提高容積效率1）減小動(dòng)、靜間隙形成的泄漏流動(dòng)的過流截面。

　　2）設(shè)法增加泄漏流道的流動(dòng)阻力。

　　（3）減少泵內(nèi)部的流動(dòng)損失，提高水力效率1）合理確定過流部件各部位的流速值。

　　2）在流道內(nèi)要盡量避免或減少出現(xiàn)脫流。

　　3）要合理選擇各過流部件的進(jìn)、出口角度。

　　4）過流通道變化要盡可能地平緩。

　　5）流道表面應(yīng)盡量做到光滑和光潔。

　　2.正確選定泵的設(shè)計(jì)參數(shù)，改造選型不當(dāng)?shù)谋靡慌_(tái)泵是否節(jié)電取決于很多因素，除自身的效率外，還與管網(wǎng)設(shè)計(jì)是否合理、阻力大小及與管網(wǎng)是否匹配良好等因素有關(guān)。所謂匹配指的是泵設(shè)計(jì)的流量和揚(yáng)程應(yīng)與管網(wǎng)所需流量和揚(yáng)程相符，也就是說泵所產(chǎn)生的揚(yáng)程應(yīng)能克服管網(wǎng)阻力的前提下滿足管網(wǎng)流量的需要。離心泵的流量通常是用調(diào)節(jié)閥門來調(diào)節(jié)的，調(diào)節(jié)閥門關(guān)得越小，節(jié)流損失越大，泵使用效率越低。而實(shí)現(xiàn)泵和管網(wǎng)合理地匹配是節(jié)能降耗有效的途徑。

　　為了減輕或防止因泵的額定參數(shù)大于實(shí)際運(yùn)行參數(shù)而造成運(yùn)行效率和可靠性降低，可以根據(jù)不同情況分別采用切割葉片及更換高效葉輪兩種方法對(duì)泵進(jìn)行技術(shù)改造。我國現(xiàn)在使用的泵有許多效率指標(biāo)均不高，對(duì)這部分泵，可以用高效泵替換它，也可以設(shè)計(jì)效率高的葉輪更換原葉輪，達(dá)到節(jié)能的目的。

　　3.泵調(diào)速節(jié)能泵的流量與揚(yáng)程的富裕度導(dǎo)致泵的運(yùn)行工況點(diǎn)與設(shè)計(jì)高效點(diǎn)相偏離，從而使泵的運(yùn)行效率大幅度下降。除由于設(shè)計(jì)中層層加碼，留有過大的富裕量，造成大馬拉小車的現(xiàn)象之外，還由于為滿足生產(chǎn)工藝上的要求，采用節(jié)流調(diào)節(jié)，造成更大的能源浪費(fèi)現(xiàn)象。為了降低水泵的能耗，除了提高水泵本身的效率，降低管路系統(tǒng)阻力，合理配套并實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度外，采用調(diào)速驅(qū)動(dòng)是一種更加有效的途徑。就調(diào)速節(jié)能而言，就可以通過很多種途徑去實(shí)現(xiàn)（如采用液力偶合器、變頻器、汽動(dòng)給水泵、交流調(diào)速等），采用不同的調(diào)速裝置，有不同的效果。在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)視具體情況具體分析，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析選用優(yōu)的改造方法，這樣才能收到節(jié)能降耗的效果，以獲得佳節(jié)能效果。

　　四、提高泵效率措施

　　1）采用先進(jìn)、高效的C F D流體設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行水力設(shè)計(jì)，使得三維紊流的數(shù)值模擬實(shí)用化，計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)更為有效，性能預(yù)估更準(zhǔn)確，產(chǎn)品的更新?lián)Q代加快，新的水力模型不斷取代舊模型。

　　通過CFD計(jì)算流體力學(xué)可以獲得普通流體力學(xué)難以獲得的流體運(yùn)動(dòng)信息，為流體相關(guān)的工程設(shè)計(jì)提供詳細(xì)的分析細(xì)節(jié)。通過分析這些流動(dòng)細(xì)節(jié)，設(shè)計(jì)人員可以準(zhǔn)確定位產(chǎn)品設(shè)計(jì)缺陷，并改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，獲得性能更####的產(chǎn)品。CFD設(shè)計(jì)軟件使設(shè)計(jì)人員在完成設(shè)計(jì)方案后很快就能預(yù)測(cè)出設(shè)計(jì)方案的性能水平，為設(shè)計(jì)人員快速改進(jìn)設(shè)計(jì)方案提供了基礎(chǔ)和必要的支持。

　　2003年，上海連成集團(tuán)公司根據(jù)集團(tuán)的研發(fā)現(xiàn)狀，從ATE公司引進(jìn)了C F X－T A S C F L O W軟件。并對(duì)公司的多個(gè)系列水泵（離心泵、混流泵和軸流泵）進(jìn)行數(shù)值模擬分析。并對(duì)公司所有的離心泵、混流泵和軸流泵，進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模和改進(jìn)分析、設(shè)計(jì)。使連成集團(tuán)的產(chǎn)品在性能和綜合競(jìng)爭(zhēng)力上得到了很大的提高。

　　2）泵模具制造技術(shù)不斷提高，為新型泵的研制提供了強(qiáng)有力的手段。

　　上海連成集團(tuán)所有的模具都采用金屬模具，葉輪葉片的模具制造是在加工中心上完成的，保證了葉片的型線與所設(shè)計(jì)的型線一致，大限度地保證了設(shè)計(jì)的要求。

　　3）采用新的鑄造工藝、加工工藝，質(zhì)量更高。

　　鑄造采用精鑄模鑄造，型線的準(zhǔn)確性及表面質(zhì)量大大提高；利用加工中心進(jìn)行加工，尺寸精度大幅提高，葉輪不僅做靜平衡，還做動(dòng)平衡，使泵運(yùn)行平穩(wěn)，撓度小。由于加工精度的提高，相關(guān)的間隙減小，所以泵的容積損失減小，泵的效率就提高了。

　　4）提高低比轉(zhuǎn)數(shù)泵的轉(zhuǎn)速。

　　由于低比轉(zhuǎn)數(shù)泵的效率很低，為了提高泵的效率，通過提高泵的轉(zhuǎn)速，相應(yīng)地增大了比轉(zhuǎn)數(shù)，這樣泵的效率也隨之提高。

　　5）采用針對(duì)性設(shè)計(jì)。

　　大型和年運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的中型泵一般采用針對(duì)性設(shè)計(jì)和制造的方法，要求量體裁衣（即按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行揚(yáng)程和用戶所需流量進(jìn)行專門設(shè)計(jì)），較少套用定型產(chǎn)品，使得泵的性能與實(shí)際使用情況更好地吻合，從而取得優(yōu)的運(yùn)行效果。

　　6）提高配套電動(dòng)機(jī)的效率及功率因素。

　　采取的措施是：在電動(dòng)機(jī)的硅鋼片里添加磁性材料。