水泵节能的主要措施

水泵节能的主要方法

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。水泵也是造纸企业必需的辅助生产设备，如用于制浆供水、碱炉给水、燃煤锅炉供水等，是造纸企业的主要耗能设备之一。当前，造纸企业的水泵效率普遍偏低；泵组选型过大、运行控制方式落后。多数企业仍然采用定速驱动，水泵的流量主要通过阀门调节。受季节、气候、工作负载等诸多因素的影响，水泵经常处于较低负载甚至节流50％以上运行，由于存在节流损失及偏离高效区运行，能量浪费非常严重。因此，探讨造纸企业水泵节能的技术和方法，提高水泵的工作效率，对提高企业的经济效益和社会效益具有重要意义。

1、提高系统的效率

水泵装置的效率可表示为

η=ηb. ηd. ηc. ηg （1）

式中：ηb—水泵效率，%；ηd —电动机功率，%；ηc—传动装置的效率，%；ηg—管路的效率，%。

由式（1）可见，水泵装置的效率受各个局部效率的直接影响，大小由他们共同决定。

1.1提高电机的效率

开发使用节能电机，降低铜、铁损耗，节能电机采用损耗低，导磁性较好的磁性材料，同时还改进了结构设计及制造工艺来降低杂散损耗。另一方面，注意选型的配套合理，做好运行中的检查、维护、保养工作，这对提高电机的效率也很重要。

1.2提高传动装置的效率

水泵与电机之间多采用V带（三角胶带）传动。保证V带传动的效率主要是保证胶带具有一定的转动包角和保持胶带合适的松紧度。运行一段时间后胶带发生塑性变形而伸长，导致包角减小和张力降低，此时要及时通过中心距进行调节。另外，由于带轮的加工误差，或者新旧胶带混用容易造成各根胶带的松紧不一，受力不均，降低了传动效率。因此，应选择加工精度高、质量好的带轮和胶带，更换胶带要做到一次全部更换。对于直接采用联轴器联接的水泵，其传动效率明显高于V带传动，但只有保证水泵与电动机之间的同轴度精确、连接螺栓松紧固定，才能进一步提高传动装置的效率。

1.3提高管路的效率

管路效率受管径大小、管道长度、管道弯度和数量、进出水阀门型式的影响。水管的阻损失与管径的5次方成反比，因此，管径不宜过小，一般出水管的经济管径为D=(0．65—0．80)√v，进水管的经济管径为D=(0.80—0.95)√v；管道长度和管道弯度及数量主要由工艺条件决定，管道越长、弯度越大，阻力越大。在满足工艺要求的前提下，应尽量减少管道长度，避免或减少采用弯管；进、出水阀门不宜选得太大，过大的阀门阻力过大特别是泵前后和干管上的阀门，因阻力过大往往消耗水泵2％～6％的动力。此外，及时做好阀门的检修和维护工作，保证运行中开启和关闭灵活、到位，也可减小水力损失。

2、合理选择水泵

水泵的类型和型号一般根据工作要求的流量和扬程确定。为了达到节能的目的，一是要注意选用节能水泵，二是要合理确定水泵的工况点。

3、提高水泵的效率

3.1 提高水泵的机械效率

（1）减小轴承损失

（2）减小填料函损失

①根据水泵的用途和工作场所选择适合的填料。②保持填料压盖合适的松紧程度。（3）减小水泵内部的摩擦损失

水泵内部的摩擦损失包括：①水流与泵体泵盖表面产生的摩擦损失；②水流与叶轮高低压两侧流道的表面产生的摩擦损失；③水泵内部各转动部件配合面之间的摩擦损失。减小摩擦损失对于前两项而言，若是零件表面粗糙度大，可进行先磨光后涂护，涂护按面积大小采用环氧树脂等易涂、耐磨材料做涂敷处理；若因汽蚀原因造成流道表面局部损伤，应先除锈再涂护，面积小时，可进行焊补、磨光处理。至于第三项，水泵内部各转动部件配合面关键是严把配件的加工质量关和装配质量关，确保有理想的水流流态，以降低水泵内部的摩擦损失。

3．2提高水泵的容积效率

水泵的容积损失主要体现在密封环间隙处的水量损失。若采取密封环结合面加镶钢圈，并加装“O”型橡胶密封圈等的处理措施，可明显提高密封效果，且比同型号密封环寿命大为提高，在提高水泵效率和降低维修费用方面效果显著。

3．3提高水泵的水力效率

水泵的水力损失是水流经过水泵的通道时互相撞击以及与过流壁面发生摩擦而产生的。提高水泵的水力效率主要途径是选择合适的工况点、提高水泵的抗汽蚀性能和抗磨蚀性能、

减少过流部件表面的绝对粗糙度。降低粗糙度可通过在泵的通道内涂敷光滑涂层实现。4、无功补偿节能

水泵常采用异步电动机驱动，异步电动机属感性负载，功率因数较低，且随负载变化。处于额定负载时功率因数较高，而轻载时功率因数较低，一般在0.2～0.85之间，能量损耗大。异步电动机的无功补偿，是指在保证电动机正常工作的前提下，通过补偿提高用电线路的功率因数，减少供电线路和变压器的能量损耗。平衡的三相三线系统的功率可表示为：

（2）

由式(2)知，在负荷功率P和电压不变的情况下，电流，与功率因数cosφ成反比，若输送同样的功率，则配电线路电阻的热损失与电流的平方成正比。因此，功率损耗与功率因数的平方成反比，即功率因数越大，功率损耗越小。

由于电机正常运行时所吸收的有功功率和无功功率都是通过配电线路输送的，为减少配电线路的无功损耗，可在电机端部加装电容器来改善功率因数。这样，作为感性负荷的电机所吸收的无功功率，可以由电容器所输出的无功功率得到补偿。无功补偿的节电原理如图2所示。图中Q为电感性负荷从电源吸收的无功功率，Q e为无功补偿功率，则电源输送的无功功率减少为Q t=Q- Q e，功率因数

由cosφ提高到cosφt，视在功率由S减少到S t。一般补偿后功率因数在0．95 ～0．97之间。无功补偿以低压中型电机为主要对象，尤其适合经常处于连续运行的水泵电机，且电机极数越多，越能体现无功补偿的经济性。

5、速度调节

6、变频调速节能

常用的水泵节能调速方式有级串调速、变压调速、液力偶合调速和变频调速，而变频调

速是最先进和应用最广泛的节能调速方法。

7、结束语

水泵的节能包括水泵设备效率节能、系统降耗增效节能、调速运行、减少无功损耗节能几个方面。它们的作用虽不同，但相辅相成、缺一不可。研究和改进调节方式是水泵节能的关键所在。变频调速技术是目前设备运行控制的先进方法。同时，加强水泵运行管理，提高设备完好率，确保设备安全可靠运行，是造纸企业水泵节能的基本保证。