一种浴缸配套用泵高效节能技术探讨

张世杰

摘 要：高效节能浴缸泵是标准1HP的通用电泵，一种新型高效节能浴缸配套用泵，满足现阶段能效相关法规要求；由电动机与水泵部分组成，电机包括前端、后端、转子、定子、机座、接线盒等组成，水泵包括泵壳、泵壳、叶轮、叶轮口环、机械密封等组成。高效的浴缸泵由高效电动机配与高效率的水泵部分，针对实际最佳效率使用区域，调试出经济环保节约成本及工艺可实现性的电泵，性能稳定同时节约成本，特别在最佳使用区域，效率提升2-5%，成本节约5%。

关键词：浴缸泵；高效节能；电动机；水泵结构

一、技术背景

节能减排现已成中国经济开展规划大纲的首要内容，目前我国工业能耗约占总能耗的70%，加上非工业电机能耗，电机实际能耗约占总能耗的50%以上。这对整个社会资源产生了极大的浪费。电泵的动力源为电动机，电机的能耗占据至关重要的地位，我国电泵行业所面临的国际社会的巨大竞争压力和挑战日益加剧。从国际和国内发展趋势来看，推广中国高效率电泵是非常有必要的，这也是产品发展的要求，使我国电泵产品跟上国际发展潮流，同时也有利于推进行业技术进步和产品出口的需要。

随着人们生活水平的提高，高档卫浴产品进入千家万户，按摩浴缸就是其中一种。按摩浴缸为达到水流冲击按摩效果，配置多台浴缸泵产生水流压力，这是能耗的主要部件。所以开发高效节能浴缸泵是提高能源利用率的重要措施之一，减少我国工业能耗用量，符合我国发展的需要，也是非常必要的。

二、结构说明

高效节能浴缸泵是标准1HP的通用电泵，由电动机与水泵部分组成，电机包括1后端、2机座、3接线盒、4转子、5定子、6前端等组成，水泵包括7泵壳、8机械密封、9叶轮、10叶轮口环、11泵盖等组成。高效的浴缸泵由高效电动机配与高效率的水泵部分，针对实际最佳效率使用区域，调试出经济环保节约成本及工艺可实现性的电泵。

三、高效电动机

1HP电泵一般设计63机座电动机，采用Φ90外圆直径冲片铁芯，在定子外径不变的情况下，增加定子槽截面积会减少磁路面积，增加齿部磁密。合理设计切边面积比例，成本与性能相结合，达到效率最大化最终目的。应用最佳绕线和绝缘尺寸、大导线截面积可增加定子的满槽率。定子绕组端部损耗占绕组总损耗的1/4～1/2，控制绕组端部长度，可有效提高电动机效率。电动机转子损耗主要与转子电流和电阻有关，可增加转子槽截面积，因为小电动机一般为铸铝转子，想减小转子绕组的电阻，铸铝的质量非常重要，特别是铸铝后铝的致密性，不但影响电机效率，对电机起动性能影响也很大。铸铝前采用高温除油处理，对铸铝致密性效果十分明显，可在实际生产推广应用。

为了达到足够效率，适当增加铁芯的长度以降低磁通密度，在有限的机座空间里，计算合理的铁芯长度。同时减少铁芯硅钢片的厚度来减少感应电流的损失，如用冷轧硅钢片代替热轧硅钢片可减小硅钢片的厚度。去除定子叠片后的扣片，实现冲片自扣结构，通过对磁滞损耗测试对比找到最适合的冷轧硅钢片；铁芯硅钢片绝缘涂层及热处理等技术也是起决定因素，铁芯硅钢片加工后的剩余应力会严重影响电动机的损耗，硅钢片加工时，裁剪方向、冲剪应力对铁芯损耗的影响较大。

四、高效水泵结构

在认识到浴缸水力系统中电泵节能的重要性，并采取一定节能技术实践后，水场的压力和供水量等会逐渐与系统原设计参数发生偏离，有可能导致水泵的运行环境与设备不匹配，反而使水泵供电能耗增加。此时若要达到整体的节能效果，就需要对水力系统中偏离设计参数的叶轮进行适当的切削改造，以此保证系统流量和压力处于水泵运行的最佳状态范围内，进而达到节能的预期效果。通常情况下，通过部分水泵葉轮切削改造，可以实现节能1O%～15%左右。需要注意的是，水泵叶轮切削改造技术应用的过程中，由于以较低效区工况点向高效区工况点转移为直接目的，而水泵特性曲线和管路特性曲线是决定水泵运行工况的主要因素，所以在部分水泵叶轮切削改造技术实质上就是对两种曲线进行改变的过程。

叶轮是水泵性能的主要决定因素之一，叶轮的性能好坏对整泵的效率影响很大，采用扭曲叶片处理，水流通过更顺畅。模拟混流泵叶轮叶片，采用3D扭曲技术，针对1HP电泵设计5片叶片，达到效率最佳使用点。叶轮入口外圆泄漏是影响效率的重要因素，现大部分厂家都是追求叶轮入口外圆直径与泵体配合间隙，认为间隙越小，效率越高。间隙小是可以提高效率，但实际生产中对装配工艺的要求十分高，控制不好就会出现叶轮与泵体碰擦现象。而增加叶轮活动口环可以简单解决这一问题，叶轮口活与叶轮间隙可以很小，能保持自由转动即可，保证电泵高效能。电泵动行时，活动口环由于压力作用是静止在泵体上不动的，叶轮与活动口环保持相对转动，不会出现碰擦现象。

浴缸泵进水口多也下进方式，方便电泵停止运行后排清泵体残留水。由于叶轮是中心进水的，泵盖下进水需提升至叶轮中心高度。实现的方式可以增加导流板差少水流提升过程损失，但导流板需增加成本，且装配较困难，影响生产效率。新型泵盖流道设计，无导流板设计，对水流提升能量损耗小，配合涡壳式流道泵体，但到高效节能要求。

五、结论

结构合理的泵体配置高效电动机，一种新型高效节能浴缸配套用泵，满足现阶段能效相关法规要求。性能稳定同时节约成本，特别在最佳使用区域，效率提升2-5%，成本节约5%，且整泵安装尺寸不变。提高整体生产效益，产品推出市场，得到广大客户的认可。

参考文献

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（作者单位：广东凌霄泵业股份有限公司）