水泵排水管径的最佳选择与节能[1]

现代节船
水泵排水管径的最佳选择与节能
金竹山煤矿机电科晏斌宇
第2期
水泵排水管径设计时历来是按经济流速1．5～2．2m·s 进行计算的，并保证运行工况点
在水泵最高效率的85~90 范围内。但这样并不一定最经济，因水泵与管阿配合运行，如水
泵运行效率高，管网效率较低，则供排水系统效率仍不高，这时排水系统的效率是水泵效率
与管网效率的乘积。只有当乘积达到最大值时，排水系统效率才最高。因此，我们不但要重
视选择高率水泵，还要注意选择一个合理的管径与水泵配套，使排水系统高效运行，以达到
降低供排水电耗的目的，提高企业经济效益。下面分析这个问题。
大家矧道，在同一排水系统中，管网特性曲线的起点相同，管径不同，曲线陡度不同，
与水泵压头特性曲线的交点不同。我们可根据不同的管径求出管网阻力系数月 ，以排水高
度H 为起点做一族H—H +月_。：的曲线与水泵压头曲线相交，形成不同的工况点。根据
管网效率计算式：
‘F
． 仉 1产
式中：H ——水泵排高，(m)j
日——工况点扬程，(m)。
求出对应工况点的管网效率。在对应工况点找到水泵效率 ，将两个效率相乘，则得排
水系统的效率1}h将各点的排水系统效率描绘在水泵特性图中，并光滑地连接起来，得蓟排
水系统不同管径下的效率特性曲线。在这根曲线上不难找到排水系统的最高效率点，对应的
工况点就是排水系统的最佳工况点。那么就简便地求出最佳工况点的阻力系数：
式中；HM一最佳工况点的扬程，(m)。
日M一最佳工况点的流量，(m ·h )。 ．
因月是与管径大小，长度和部分局部阻力有关的常数，则可求出管路最佳内径，经推导
得下式：
。 ]—0．16铲8Y~)I,+ID)
式中；Z ——直线管路长度，(m)。
——重力加速度，9．8m·8-zj
jD——局部阻力的当量长度，(m1。
D可按下式计算；
占

，
ltdn， 2df2， 。df
幻 — 一 ..’
式中：|——局部阻力系数。
——沿程阻力系数。
d ——经济流速管内径，(m)。 ， 、 ．
最佳排水管径与按经济流速选择的管径其运行效果有什么差别呢?遮需要比较，下两举
例说明；
一座中央水泵房拟安装DF280--43 X 8水泵，排水垂高290米，按经济流速选择管内径为 ’
十229，管路长度920米，两直角弯头，一个2O。弯头。经设计；管网阻力系数71 88，工况点流
量277m。．h一，扬程342米，实际流速2．3m·s一，效率77．5 ，现按最佳方法选择管径，并比
较其节能效果：
1．求排水系统效率曲线
i 计算各点参数(如表1)
袭1
工配点 l 2 3 4 5 6 7 8 备诖·
j_{E量皿 "It一 50 leO l50 200 250

‘ 3OO 350
r
扬程皿 dO0 390 384 375 366 34B 船0 315
排高m 200 290 29O 29O 2g0 290 290 29O
臂嘲敢牢 2．5 74。4 75．5 77．3 79。2 83。8 00．6 95．1 ／H
水泵效率％ O 24 45 64 73 77 7 72 壹图1
系统教率，6 O 17．8 34 49 57．8 0 ．5 69．5 68．4 可 ×
ii描绘水泵性能曲线和排
水系统效率曲线和 Ml
将表l中的系统效率按对应
点描绘于水泵性能曲线上，并光
滑地连接起来，得到DF 280—
43X 8水泵与不同管网配合的系
统效率曲线(见图1)。
图l中的曲线表示为：
H——水泵压头曲线，
——水泵效率曲线}
1 ——管网效率曲线；
，——排水系统效率曲线I
l、2、3、4、5、6、7、8为所
选不同管径下的管阿曲线与水泵
62
DF280--43x 8
l”
1 ： l I
】 l
—H 0t=_一
／
／ — —— r
／
／ ／
／
／ ／／
／／
蠲1 DF280--43×8水泵工作性能圈
％
'三-㈣
压共曲线的]：况点。
从排水系统效率曲线上查到系统最高效率为70％，对应点的工况流量为310m a·h～，扬
程为312m，则管网最佳阻力系数为：
： — ×36o 02=2967
2．按经济流速管径求弯头的当量长度?D
z× + ÷ 一10m
3． 求最佳管径dM及选择管径：
dM一 ’
．0．168
一
(920+ 10)
一=O．242m
选外径为245mm内径为233mm的热轨无缝锕管。
4．计算 233管路阻力系数
一
趵
(詈 ) 1+0_0325× 294+0．294+0．046 — ％
5．求工况点：
描H=290+3651 蓝线与压头蓝线相交求工况点为Q；300m3,^～，扬程为H=320m，
2=69．5 、 ，1=68 (见图1)。
6．求管径增大增加的购置费：
△ 1；(0】一02)i-ql
式中：dl——内径233mm锕管每米重量，kg·llI～，
02——内径205mm钢管每米重量，kg·m0，
q-——钢材每公斤价格，元／kg。
△ l一(41．09—36．6)×920×1．10=4544元
7．每年节约电能和节约电费：
全年平均涌水量为220m3．h～，排水量为ΣQ=22o×365×24，电度综合单价每千瓦小
时为0．123元，则每年可节约电量为。
． H Σ0，1 1、 290×220×365×24，1 1 、 b — I 一 ／ ——— _ ■—一 ‘丽一百 两，
=1 83062kwh
每年节约电费
△ 2=0．123×1 83062；22516元
从实例计算看出，一年不但能收回增加的初期投资，还可节约一万多元，以后每年可节
约二万多元 节约的电能还可用于其它企业，能创造更多的经济价值。
通过分析比较可知，排水系统效率的最高点一般不在水泵效率的最高点，采用经济流速
(下转第78页)

齿轮代替铸铁齿轮，平皮带代替三角带传动，橡胶锭带替代棉锭带，都有比较明显的节电效
果。它具有摩擦系数低、稳定、曲绕性能好、伸长率小、强力大等特点。据测算，传递功率
比三角带可提高2～3％。值得注意的是，在推广采用

较先进的传动形式的同时，还需加强传
动状态的管理。例如：缅纱机锭子原用棉锭带传动，改用橡胶锭带后，传动率提高了 但随
着橡胶锭带使用时间的增长，橡胶层老化，表面被油污和飞花附着，传动效率会发生明显下
降。这种情况的出现就暴露出了传动管理上的问题。因此必须对传动状态进行定期检查，按
标准要求进行保养或更新，使其传动经常处于良好状态，以保证节能效果经常保持在最佳水
平上。
(S)鼍合
各种零部件组装成了纺织机械的整体，其中运动部件的配合精度又直接影响着机械效
率，影响着耗能水平。例如：齿轮余隙、轴承阃隙、活动件与固定件之间隙等，将随着装配
质量、维修保养程度、运转时间的增长而发生变化，势必要引起设备机械状态的变化。在纺
织机械设备管理制度中，对设备机械精度已制定了部分技术标准和考核指标，但它是对纺织
设备轶态的全面要求，应有它的侧重点。需要研究制定一个适合节能要求的配台标准，或者
进行设备改造，改善配合方式 近年来，部分企业对纺织机械某些结构的传动部位，采用了
滚珠轴承来替代原有的平面轴承，这样减少了传动时的摩擦阻力，增加轴的灵活度，取得了
较大的节能效果。运行证明，织机上改装滚珠轴承后，每台织机年节电达400度左右。
实践证明，加强设备管理，提高维修、保养、平车水平和加强平车后的测电工作，以及
改变和改善纺织机械某些结构的传动方式和转动部位，可大大提高设备的机械效率。大量地
节约能源。
综上论述可以看出，棉纺设备中蕴藏着较大的节能潜力。我们广大节能工作者不能仅停
留在～般传统管理上，而要不断开拓新的节能领域。今后棉纺企业节能工作的主攻方向之一
是向设备“要能”。加紧设备的更新换代，淘汰改造落后的高耗能设备，提高设备技术管理
水平，最大酸度地提高机械设备效率，降低能源消耗，这是我们今后节能工作需要研讨的重
要课题。
(上接第63页)
选择管径不一定得到最佳经济效果。因最佳点左右两边的效率都会降低，有些单位进行水泵
性能测试出现单台泵运行效率低，两台泵并行运行效率反而高，就是这个原因。
此方法简单，节能效果显著，具有广阔应用前景。但应用时要注意以下几点。
1．排水系统效率提高，流量增大，扬程降低·要保证有窟够的富裕扬程和适当降低吸
水扬程。
2．每一种水泵与一个管网有一个最佳配合，但水泵类型不同，它与管网最佳配台的效
率有差别，必须进行比较，从中找出效率最高的方案
3．此方法同样适用水泵串并联

运行的设计。
4．可用于效率较低的排水系统的改造，对水泵或管路选择一种最佳配合进行改造，可
大大地提高排水系统的效率。
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