离心泵的节能技术发展及前景分析

凌素琴，陈 勇，刘 莉

(江苏振华泵业制造有限公司，江苏 泰州 225599)

离心泵的节能技术发展及前景分析

凌素琴，陈 勇，刘 莉

(江苏振华泵业制造有限公司，江苏 泰州 225599)

分析了目前国内离心泵在节能方面存在的主要问题，分别从单泵的设计和制造、系统的连接附件配合、机电仪一体化发展以及使用方面有针对性地提出了离心泵节能的技术途径，并对离心泵节能技术客观地进行了前景分析。

离心泵；节能技术；前景分析

尚普咨询发布的《2011-2016年中国潜水泵市场分析深度研究报告》显示，“南水北调”工程的建设将成为未来水泵市场的主要拉动力之一，预估“十二五”期间我国水泵行业的发展将达到一个小高峰，平均年增长率或超过20%。国内流体机械专业机构的研究也表明，世界范围内水泵的电力消耗占整个工业设备总消耗的25%左右，其中离心泵约占所有水泵电力消耗的50%。这样看来，离心泵的发展如果能从节能、高效的角度出发进行规划和引导，对加工制造业快速发展而又电力严重缺乏的中国来说，可以称得上是一项具有巨大社会经济效益的举措。因此，分析离心泵存在的问题，提出其节能的技术途径，是行业发展的重要课题。

1 离心泵(节能方面)目前存在的主要问题

1.1设计水平和理念的限制

现阶段国内离心泵的设计主要是沿袭传统的模型换算法和速度系数法，这两种设计方法主要是基于经验，没有在过去的设计水平上实现突破，效率上也无大的提升，再加上离心泵制造企业过多地考虑眼前的经济效益，离心泵的节能工作被忽视甚至被搁置。

另外，在离心泵的发展过程中，曾刮过一阵“全扬程”风。设计单位为了解决现场使用时出口阀门全打开后易出现的超功率、轴承发热的问题，设计时趋向于“全扬程”理念，即在离心泵的整个工况曲线上，扬程均不超功，但实际使用的工况点并不在设计的高效区，造成资源的较大浪费。

1.2节能理解的不全面

过去对离心泵节能的概念更多的是放在提高各项效率指标上，其实这是对离心泵节能的误解。节能不是简单的一个效率指标，而是包含着对离心泵的可靠性、维修性、保障性、安全性、环境适应性的改善，以及离心泵性能的稳定性、寿命、对材料的利用率的提高。再具体到离心泵的使用环境，也需要有针对性地进行节能设计，比如离心泵的密封性能、水力性能以及离心泵的耐磨、耐高温、耐腐蚀、耐汽蚀性能等，这些都要针对不同的环境、不用的用途进行设计。因此离心泵的节能研究是非常复杂的，不能片面地去理解节能的概念，而是要有一个全面整体的理解。

1.3选型的不合理

使用单位在采购离心泵时，往往将流量和扬程的余量都放得很大，以最大限度地满足自己的使用要求，这种选型明显是不合理的，直接造成了离心泵在使用过程中，实际运行效率远低于设计的最高效率，甚至额定工况点都不在高效区，不能充分有效地利用驱动能源如电机或柴油机的功率(即做很多无用功)。

1.4使用不当

在使用过程中，由于使用单位的操作和养护不当、维修不及时等，使离心泵在使用过程中经常出现故障。如使用介质清洁度差、含水草等缠绕物或其他异物进入离心泵的叶轮内；再如进口管道内未清理干净，有焊渣、铁块等进入流道，造成离心泵突然卡死、轴承发热、密封烧坏等故障。还有一些使用单位，为适应现场场地，管道设置不合理，水平方向和垂直方向距离远大于设计距离，弯道接头多，造成管路的水力损失严重，远不符合初始设计时设定的管道装置曲线要求。上述情况都易造成大量的能源浪费。

综上所述，解决离心泵目前存在的设计、制造、选型、使用等问题，将使离心泵的节能技术在我国得到长足的发展成为必然。

2 离心泵节能技术途径

2.1离心泵单泵的节能

2.1.1离心泵的设计节能

离心泵的设计单位要尽量选用经行业验证过的先进软件来设计水力模型，设计中不要纠结于片面的全扬程理念，而要运用先进的流场分析等水力设计方法，设计出合理的产品。比如在对引进的俄罗斯产品进行国产化设计、测绘时发现，俄罗斯十几年前生产的离心泵，其水力设计就已经达到了很先进的水平，说明在设计理念上要具有前瞻性。在设计开发过程中，要进行离心泵的可靠性试验、产品的材料选择试验，若用于潮湿霉变环境时，还要进行耐盐雾耐霉菌试验，从而提高离心泵产品的使用效率，达到节能目的。

针对不同环境，设计单位要选择不同材料。如南海海水具有强烈的腐蚀性，该范围内使用的舰船用离心泵过流部件必须选用镍铝青铜等耐腐蚀性的材料，而东海海水含泥沙成分高，必须选用耐磨性高的高锰青铜等材质。近年来，各种新材料新工艺的应用是推动离心泵技术发展的一个重要方面。离心泵的零部件及备附件采用了各种新材料新工艺，延长了泵在腐蚀性介质中的使用寿命和可靠性，扩展了离心泵的使用范围。同时，在改善离心泵的流动特性、耐腐蚀性和耐磨性方面，涂覆技术和材料表面处理技术的应用起到了相当重要的作用，很好地提高了离心泵的环境适应性。

不同的用途，选用不同特性的机械密封也很有讲究。如舰船舱底用泵夏天所处温度特别高，选用的密封件应具备耐高温抗老化特性；核潜艇用大潜深离心泵，承受背压高，选用的橡胶件需具备高抗压性能。除此之外，由于机械密封是易损件，维修频次相对其他零部件要高得多，修理时往往要把离心泵全部拆卸，有时现场空间受限可能还需破坏舱室结构，工作量巨大。因此，保证机械密封工作可靠，延长机械密封的使用寿命非常重要。在设计过程中，建议优先选用实用新型专利产品CMZ型舰船泵用集装式机械密封件，当然，若可靠性和安全性要求特别高，还可以选用更先进的自冷却密封装置，能大大降低故障率。

离心泵的设计除了水力性能及材料、机械密封的选用外，特别要注意振动和噪声问题。近年来，减振降噪已经成为整个国防事业特别是海军总装器材订货中至关重要的要求，因为水泵运行中振动和噪声指标的大小直接关系着军舰在战斗中被敌人检测到信号的距离和概率，因此目前在这个领域，振动噪声指标不是说达到国家或行业标准即可。而振动噪声值与离心泵结构、选材均有很密切的关系，要尽量设计成柔性联接结构，选用吸声性能好的材料。

标准化是离心泵技术发展的一个重要趋势。目前离心泵行业特别是舰船用离心泵，大多处于单件小批量生产状态。究其原因，一方面是顾客至上的宗旨，造成了只要是用户提出的要求，不管是否合理，哪怕现有产品中有可以调整选用的型号，企业仍按用户要求量身定做；另一方面，为了提高企业的市场竞争力，国内离心泵的龙头企业故意设置技术壁垒，将密封舱、泵体、导叶等设计成专用结构。如此一来，不仅大大增加了设计和制造成本，还给售后维修服务增加了不必要的麻烦，经常出现备件混乱、维修成本大幅上升的情况。因此，实施离心泵零部件的标准化已经迫在眉捷。实施标准化后的离心泵，只需要少数几个专用零部件和通用零部件就可以构成整个离心泵系列，从而可以降低生产成本，缩短交货时间，减少零部件和备件的库存，达到节能目的。这一点，从日本和意大利的离心泵只见固定编号不见零件名称就可以证实了。

2.1.2离心泵的制造节能

制造企业要制订高于国家或行业标准的企业标准，改善铸造工艺，想方设法减少水力损失。在制造过程中对各流程严格控制，采用先进的三维蜡模快速成型软件生成精密模型，提高过流部件的流道线型准确度和内腔光滑平整度，精心处理分型面、披缝处，以提高离心泵的水力性能，达到离心泵节能的目的。

设计和制造单位还要注重离心泵使用的现场技术培训，对离心泵的基本结构、工作原理、常见故障原因及处理方法进行充分的宣讲，将技术服务贯穿全过程，把对用户出现问题后的补偿服务前移到协助用户正确选型，邀请用户参与设计，企业和用户联动，实现双方共赢。

2.2离心泵系统的节能

2.2.1离心泵的连接附件配合

系统节能主要包括离心泵和电机或柴油机的连接、管网的设计、相关附件的连接和配合等。如管路接头滤网的设置，应遵循短、直、少的原则，尽量不设置节流装置。电机或柴油机要选用低振动、低噪声的产品，并根据泵的额定功率和效率配置最佳驱动功率，避免“大马拉小车”或“小马拉大车”。泵组尽量采用隔振装置柔性联接。仪表板采用不锈钢座连接。对需加装自吸装置以实现自吸功能的普通立式海水泵，安装进出口压力表测压管路时尽量用优质紫铜管，以减少系统运行中的共振现象，使泵系统的每一部分都能发挥出自己最大的作用，从而提高离心泵系统的整体效率和使用寿命。

2.2.2机电仪一体化发展

不论是中小型的船用泵等通用泵，还是大型的工业用泵，尤其是军用产品，都在向机组、电控、仪表监视一体化的方向不断发展。如为远海作战船研制的对外消防系统，如何将消防水炮、供水泵组、报警系统、监测仪表等部分有机地连成一个功能整体？这就需要一个切实有效的电子控制系统来操纵驾驭。这样的一体化功能，使离心泵产品更加高效、节能，使用维护更加方便，提高了产品的可靠性，延长了使用寿命，为用户带来更大的收益。

2.3离心泵的使用节能

2.3.1离心泵管路的合理布置

离心泵使用单位对使用环境的准备，应从技术和经济的角度综合考虑。管道布置应尽可能布置成直管，尽量减少管道中的附件和组件，尽最大可能缩小管道长度，必须转弯处，弯曲半径取管道直径的3至5倍为宜，转角最好大于90°，这样可以最大限度减少管路损失。

2.3.2良好的维护保养

使用单位要制定相应的制度和流程，定期对离心泵系统进行认真的维护和保养。良好的维护可以使离心泵系统处在最佳的运行状态，并通过日常的维护和检修及时发现存在的问题，及时进行维修养护，延长离心泵系统的使用寿命。节约成本，也是一种良好的节能方式。

3 离心泵节能技术的前景分析

随着设计制造技术的不断进步，节能技术同步发展，一些新的设计方法、先进的失蜡浇铸、高精端的加工工艺将会在生产中得以应用。离心泵产品也将向智能化方向发展，能够对流量、扬程、功率以及噪声、振动等参数指标进行监测；能够对离心泵轴的弯曲和磨损、轴承温升和密封泄漏的状况进行评估；能够对故障现象进行红外报警，并对其故障原因进行诊断等。离心泵必将向着集成化、系统化方向发展，节能技术会更充分地体现在新材料、新技术、新工艺等的运用上。

同时，随着水利工程的大型化、规模化以及中国军事国防力量的进一步加强，离心泵作为配套产品，作为国防事业中必不可少的一项资源，必然朝着大型化和高速化、大流量和低振动低噪声的方向发展。

TheReviewonEnergySavingTechnologyDevelopmentandProspectofCentrifugalPump

LING Suqin, CHEN Yong, LIU Li

(Jiangsu Zhenhua Pump Industry Manufacturing Co., LTD., Jiangsu Taizhou, 225599, China)

It analyzes the current main problems of domestic energy saving technology in centrifugal pump manufacture, presents the detail technical way for centrifugal pump energy saving from the pump design, manufacturing, the system cooperation with connection accessories, the integration of mechanical and electrical instrument development and application. Finally it describes the prospect of energy saving technology for centrifugal pump.

Centrifugal Pump; Energy Saving Technology; Prospect Analysis

10.3969/j.issn.2095-509X.2014.07.016

2014-06-05

凌素琴(1974—)，女，江苏泰州人，江苏振华泵业制造有限公司高级工程师，主要从事水泵设计、项目策划、技术质量管理等工作。

TH311

A

2095-509X(2014)07-0069-03