离心泵节能技术探讨

李家仲（广西建晟咨询有限公司，广西 南宁 530000）

离心泵节能技术探讨

李家仲
（广西建晟咨询有限公司，广西 南宁 530000）

文章根据离心泵现阶段存在的各项问题，从优化节能设计、合理选型、变频调节、合理布置管路、加强维护及保养等方面对离心泵的节能技术措施进行了深入探讨。以期能在离心泵的节能技术工作中有所借鉴，为生产企业、研究学者及用户提供参考。

离心泵；节能技术；变频调速；选型

1 引言

离心泵是靠叶轮旋转时产生的离心力来输送液体的机械设备，它具有性能适应范围广、体积小、结构简单、容易操作等诸多优点[1]。离心泵种类很多，性能参数各异，可以满足不同场合、不同用户的要求[2]。在企业的生产活动中，离心泵被广泛应用于发电、动力传输等方面[3]，尤其是石油化工装置中，离心泵有着举足轻重的地位，同时也是电能的主要消耗设备之一[4]。

根据国内专业机构的研究报道，不管在国内还是国外，水泵的耗电量都非常高，几乎占工业设备总能耗的 0.25%左右，而离心泵的电能消耗则占到水泵能耗的50%以上，由此可见，离心泵的能耗量非常惊人[5]，必须考虑如何降低能耗，提高泵的运行效率。而在我国，离心泵的运行效率普遍比国外低20%左右，原因是因为我国超过大半的离心泵其运行状况都不合理，从而导致电能消耗的增高。因此，为了解决现阶段我国离心泵能耗高的困境，必须综合分析各种外在因素及内在因素，提出切实可行的节能技术方案，想尽办法提高离心泵的运行效率。这不光能为企业提高经济效益，还能节约能源，保护环境，实现资源的最优化利用，对社会可持续发展具有重大意义[6]。

2 离心泵能耗高的因素

2.1 设计水平和理念的限制

在我国，离心泵的设计普遍采用模型换算法和速度系数法这两种比较成熟的经验公式法。到目前为止，虽然这两种方法一直主导并推动着我国离心泵行业的技术发展，但随着现代科技的不断进步，其弊端也越来越显现。首先是其设计水平停滞不前，无法突破过去；其次是其设计理念陈旧，没有跟上现阶段的节能环保理念。因此，基于这两种方法设计的离心泵已经无法在效率提升上较大突破。而且，很多离心泵的生产厂家只着眼于当前利益或投入的科研资金有限，使得我国离心泵的节能环保设计工作一直停滞不前。这也是我国离心泵运行效率普遍比国外低的一个主要原因之一。

此外，为了避免出口阀门全开时容易出现的超功率、轴承过热等非正常状况的发生，厂家对离心泵的设计往往趋向于“全扬程”理念，也就是说，在离心泵的整个工况曲线上，其扬程都不会超功，但是，却没有把实际使用的工况点设计在高效区，这直接降低了离心泵的运行效率，引起能耗增高。

以往对离心泵的节能认知理念也是制约离心泵节能效益的主要问题。以往理念认为，效率指标越高越节能，因此设计中仅考虑如何提高效率指标。实际上，离心泵的节能环保设计理念不仅仅是提高效率指标的问题，还包括可靠性、稳定性、环境适应性、使用寿命以及对材料的利用率等等在内。总体来说，离心泵的节能环保设计理念应该是一个综合的、可持续发展的、全面的体系。

2.2 设备选型不合理

在设备选型过程中，许多用户都喜欢选大一点的型号，以保证能用。离心泵在运行过程中会受到很多因素的影响，包括管道阻力、阀门泄露、负荷波动、流体性质、机械损耗等等，因此需要附加一定的余量。但是，如果将流量和扬程的余量放得很大，就会导致离心泵的实际运行效率远低于设计的最高效率，使电机的功率得不到充分有效地利用，也使大量的电能做了无用功，有违节能环保设计理念。这不仅增加了用户的购置成本，也增加了运行成本。

2.3 设备使用过程不当

随着使用时间的延长，离心泵的各项性能指标会有一定程度的下降。这时，如果用户不能加强维护和保养，有故障隐患时检修不及时，就会影响到泵的正常使用，出现的状况有：运行效率下降，噪音增大，流体打不到指定高度等。还有一些用户，为了满足场地建设需要或贪图操作方便，没有按设计标准布置管路，任意修改管路行程，拉长管道距离，增加过多弯头，导致管路的水利损失严重。以上问题都造成能源的极大浪费和运行成本的增加。

由此可见，解决离心泵目前存在的设计、选型、使用等各项问题，是离心泵节能技术在我国能得到可持续发展的必然要求；也是我国离心泵节能技术走出国门，走向世界的必然趋势。

3 离心泵节能技术探讨

3.1 优化节能设计

优化节能设计就是要抛弃过去陈旧的“全扬程”设计观念，采用当前最先进的设计软件及水利设计模型来进行设计。设计时，应根据需要做多项试验研究，包括方案可行性试验、产品材料优劣试验、环境适应能力试验、耐酸耐碱试验、耐烟雾耐霉菌试验等等，目的都是为了尽最大程度提高离心泵的运行效率，延长离心泵使用寿命，达到节能环保设计的要求[7]。

随着材料科学和产品工艺的不断进步，研究学者们开始将最新型的科技成果运用于离心泵的设计过程中，许多新型材料与工艺手法都被应用于离心泵的结构和零部件设计中，如涂覆技术和材料表面处理技术等，这是优化离心泵设计的一个比较大的飞跃，一方面可以延长离心泵的使用寿命；另一方面可以提高离心泵的环境适应能力；再者可以改善离心泵的耐腐蚀性和耐磨性，扩大离心泵的使用范围。

标准化技术是离心泵技术发展的一个必然趋势。国内离心泵行业多数处于小批量生产状态。究其原因，一方面是为了满足不同用户的要求；另一方面是因为一些龙头企业刻意设置技术壁垒以达到技术垄断和提高市场竞争力的目的。如此一来，必将扰乱离心泵市场环境，大大增加企业的设计和制造成本。对用户来说，备件混乱则会导致维修成本大幅上升，影响工作进度，对经济发展极端不利。因此，实施离心泵零部件的标准化设计是离心泵技术发展的必然趋势。实施离心泵标准化设计后，将极大简化离心泵组装过程，降低制造成本，提高生产效率。同时也可以给用户提供便利，降低维修成本，达到优化节能设计的目的。

3.2 合理选型

离心泵的选型对节能来说非常重要。如果选型不当，不留余量，将无法满足使用需求；相反，如果保留的余量过大又会降低离心泵的运行效率，造成能源的浪费，同时也增加了企业的运行成本。只有合理的选型才可以使泵运行的工况点保持在高效区。因此，合理的选型十分重要。要做好离心泵的选型，首先要根据使用要求对离心泵的材质及适用场合做出选择，其次要根据离心泵的型号、规格、转速、配套电机功率做出选择，选型原则可根据以下几点：①满足流体性质要求；②满足实际需要的最大扬程及最大流量；③优先选择体型小、结构相对简单、重量轻、转速高的离心泵；④尽量选择性能曲线无“驼峰”的泵，或者使正常工况点偏离驼峰区，同时压能要够低，至少低于无流量时的压能，这样才能在往后的运行过程中投入同类设备并联使用。⑤满足特殊用户的特殊使用要求。

3.3 变频调节

用户购买离心泵时，往往选择最大负荷下的扬程和流量，但实际使用过程中并不需要达到最大扬程和最大流量，这时就需要利用变频调节来改变泵的工况点，控制流量和扬程。离心泵的工况点由泵的特性曲线和管路特性曲线共同决定，因此，只要改变其中任何一个特性曲线就能达到调节的目的。通常情况下，最常见的调节方式是流量调节，包括调节阀门控制、变速控制和泵的串并联调节。但在使用过程中，调节阀门控制消耗的能量很大，尤其是在流量调节范围较大的情况下。而变速控制则可以根据流量来决定转速，使离心泵的转速和轴功率降低，有效避免调节阀门控制造成的功率消耗，达到节能降耗的目的。目前变频调节技术已经广泛应用于各类电机当中。

3.4 离心泵的使用节能

合理布置管路。管路布置对离心泵能耗有显著影响，如管路弯曲，管道附件或组件较多，势必造成阻力的增加，管路损失增大。因此，管路布置的原则是：管道尽量短、直，转角尽量小，最大限度减少管路造成的能耗损失。除此之外，还要加强离心泵的维护及保养。定期检查离心泵系统运行状况，指定专人对其进行维护及保养，以保证离心泵能在最佳运行状态下工作，从而延长离心泵系统的使用寿命，节约成本，节约能源。

4 结语

离心泵的节能途径多种多样，技术方案层出不穷，通过改变离心泵的设计、选型、变频调节、维护等多方面、多角度可以达到预期的节能效果。但是，离心泵的节能之路依然漫长，要想达到预期节能效果还需要生产厂家、科研人员、及使用方的共同努力。因此，还需要对离心泵的节能技术做更深入性的研究和分析，加大对离心泵系统的优化设计和改造，合理使用并维护好离心泵。

[1] 黄忠升.离心泵节能方式探讨[J].科技与企业,2012 (6):101.

[2] 陈乃祥,吴玉林.离心泵[M].北京:机械工业出版社,2003.

[3] 吴国强.离心泵节能的途径浅析[J].科技创新论坛,2013(24): 108,122.

[4] 石树明.离心泵的几种节能途径探析[J].石油石化节能, 2013 (3):26-29.

[5] 凌素琴,陈勇,刘莉.离心泵的节能技术发展及前景分析[J].机械设计与制造工,2014,43(7): 69-71.

[6] 刘恒义.离心泵节能措施探讨[J].石油石化节能,2014(12): 35-36.

[7] 黄永谋,荆永昌.浅谈离心泵的节能应用措施[J].上海电气技术,2011,4(2): 60-62.

Discussion on energy saving technology of centrifugal pump

According to the problems existing in the present stage of the centrifugal pump, the energy saving technology and measures of centrifugal pump were discussed from the optimization of energy saving design, selection of reasonable, inverter control, reasonable decorate line, strengthen the maintenance and maintenance, etc, so as to provide reference for the enterprises, researchers and users in the energy saving technology of centrifugal pump.

centrifugal pump; energy saving technology; frequency control; model selection

TH31

A

1008-1151(2016)12-0057-02

2016-11-13

李家仲（1987－），男，广西北海人，广西建晟咨询有限公司技术员，从事节能环保技术服务与管理。