工业离心泵节能及耗能剖析

水泵广泛应用于工农业生产和居民生活的各个领域，每年消耗在水泵机组上的电能占全国总电耗的21%以上，在供水企业中占生产成本的30%-60%，水用电的40%-50%,因此水泵的节能问题具有重要意义。因为在工业生产中广泛使用循环水泵，即水泵从水池中吸水，经换热设备后温度升高，通过冷却塔把热量散入空气中，降温后再回入水池，如此循环使用。下面则研究一下循环泵的节能使用。水泵实际扬程H（Q，t）是流量Q和时间t的函数，它的大小同工艺要求和设备自身的调节能力有关，在带有调速装置的泵站系统中，通过调节水泵转速或开泵台数,H（Q，t）可以按照工艺要求（如管网特性要求，生产工艺的要求）提供。在没有调速装置的情况下，由于设备自身特性同工艺要求不匹配，泵输出的H（Q，t）也不一定等于工艺要求的扬程，这样将有一些富裕扬程被浪费，比如通过开关泵调节供水扬程时，水泵单耗与其出口流量、压力、效率有关，其轴功率（输入功率）可用下式计算：N=9.81×Q×H/η式中Q—循环水泵流量，m3/s；H—水泵扬程，m；η—效率，%。可见影响水泵轴功率N大小，即水泵电耗高低的主要因素是出口流量Q、扬程H以及泵效率。降低水泵电单耗的措施1.采用变频调速技术目前，变频器技术已很成熟，在市场上有很多国内外品牌的变频器，这为变频调速供水提供了充分的技术和物质基础。通过变频调速技术，改变水泵转速，从而改变水泵的供水流量，则不会存在富裕扬程，具有优良的节能效果。我国国家科委和国家经贸委在《中国节能技术政策大纲》中把泵和风机的调速技术列为国家九五计划重点推广的节能技术项目。我公司实行多泵并联恒压供水，其中一台泵是变频泵，其余全是工频泵，可以实现恒压变量供水。2.循环水泵的合理配备根据生产工艺需要，循环水量是不断变化的，只靠变频调速装置有时还做不到合理用能，比如平均用水量1900吨/小时，开两台1200吨/小时的水泵在生产用量大时（最大流量2500吨/小时）达不到生产要求，只能开三台1200吨/小时的水泵，除带变频的一台泵，另两台水泵的出口阀门只能开一半，这时就只能采取扬程富裕的运行方式，虽然可以做到让阀后满足工艺要求，但阀前水泵提供的富裕扬程却被浪费了。为了使循环水泵运行方式经济合理，把一台1200吨/小时的工频水泵改为1500吨/小时，这样只开1台1200吨/小时的变频泵和一台1500吨/小时的工频泵，实现大、小流量搭配，可根据季节变化和工艺要求，在保持最合适的循环水的情况下，合理搭配不同流量的泵参与运行，节电效果很明显。3.减少水系统管路阻力损失水系统的管路阻力损失包括局部阻力损失（如阀门、弯头、变径等）和沿程阻力损失（管道）在运行中应使阀门全开，减少节流阻力损失，若存在富裕扬程则可以加变频器来省电。管路中的过滤器要经常清洗，换热器定期进行检查、清洗（下文有专门论述）等。3.改造冷却塔，加大温差冷却塔是在塔内使空气和水进行热质交换而降低冷却水温度底设备。冷却塔自塔顶从上而下喷淋成水滴，形成水膜，而空气在塔内由下向上或一侧进入塔体向上排出，水与空气的热交换越好，水温降低得越多。采用旋转布水器，利用水的反冲力自动旋转布水，运转灵活，压降低，布水均匀。填料采用改性PVC斜波片，水的再分配能力大，阻力小。在相同设备条件下，循环水温度越低则用水量越少，其相互关系如下图所示：4.改善循环水水质冷却水系统暴露于大气环境运行，在塔池中极易滋生微生物和污垢，同时两系统均随着水中杂质离子的不断浓缩及温度的交替变化，将导致系统管壁结垢和腐蚀，可见水质所引起的问题主要有：腐蚀、结垢、污泥和微生物繁殖。恶化运行条件，使系统运行效率下降能耗上升，故障增加，维修工作量加大，大大缩短设备的使用寿命。进行水质稳定处理，正是要消除上述不良影响，我公司位于石家庄，环境不太好，每年至少要清两次水池，每次池底都有25㎝的污泥。这些污泥进入系统中将恶化运行条件，增大沿程阻力损失。水温对用水量的影响水质的控制，实际上就是对水中杂质的控制。有专门的水质化验人员，根据化验结果，通过向循环水加入杀菌剂和缓蚀剂来减少滋生微生物、延缓腐蚀速度。提高循环水的PH，通过提高氢氧根的浓度，可以抑制阴极溶解氧的反应过程。从而使金属腐蚀速度大大降低。当然PH值不可无限制的提高，一般控制在7.8～9.0。4.换热器要及时清洗换热器是用来完成各种传热过程的设备，种类很多，是利用两种物料间大量的接触面积进行热交换，以完成冷却、冷凝、加热和蒸发等过程。据调查表明，90%以上的换热器都存在不同程度的污垢问题，污垢层的热阻要比金属大的多，传热系数降低，污垢还使传热管内径变小，阻力损失加大，从而增加了冷却水的用量并增加了换热器的维护成本、缩短了换热器使用寿命。在循环冷却水中，许多不锈钢换热器在使用中也经常发生腐蚀泄漏，腐蚀部位往往都是在换热器花板列管的周围，主要是由于冷却水中含有较高的氯化物。当使用的冷却水中含氯离子为45mg/L～90 mg/L时，304、306不锈钢都会发生应力腐蚀裂纹，当管壁温度在100℃以上时，就要特别注意应力腐蚀裂纹的发生。管壁的实际温度，常因局部水垢沉积，垢下部位传热不佳而升高，应力腐蚀裂纹往往在这些部位发生。除上述所讲的加强循环水水质的管理外，还要加强换热器的维护管理，定期进行检查、清洗。（1）.定期检查流量、压力和温度等参数，发现压力损失增加，说明管束内外有结垢或堵塞；如果换热温度达不到要求，也可能传热管内外壁产生了污垢，传热效果变差。（2）.通过低温流体出口取样，分析其颜色、比重、黏度等来检查管束的破环、泄漏清况。（3）.定期检查壳体内外表面的腐蚀和磨损情况，通常采用超声波测量仪或其它非破坏性测厚仪器，从外部测定估计会产生腐蚀、减薄的壳体部位。可根据换热器的形状、污垢种类选择机械、水力、化学等不同的清洗方法。