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水泵節(jié)能技術在供水系統(tǒng)中的應用淺述
發(fā)布時間：2019-1-7 | 閱讀次數(shù)：3150次
供水系統(tǒng)中常用的水泵節(jié)能技術分析
1．新型高效水泵替換技術
大量建設較早的供水系統(tǒng)中，仍然存在并運行著效率低，但能耗、故障率、維修量等較高的老式水泵，針對此類水泵進行節(jié)能技術應用，主要是在擴大水泵容量的同時，選擇更加新型高效的水泵系統(tǒng)對其進行替換，此類節(jié)能水泵的應用，節(jié)能性較為突出，通常投資回報率可以達到50％~70％左右，而且替換過程對成本和技術的依賴性較小。
新型高效水泵通常以葉輪機械三元流動理論為設計的基礎，所謂三元流動理論即考慮到水體在水泵葉輪中勻速流轉時，產(chǎn)生的流速會受到具體流線、橫截面位置等因素的影響，建設水體流速的三元空間坐標，然后對其進行無線分割，在對水泵葉輪各工作點進行具體分析的基礎上，建立可以反映葉輪流體流動狀態(tài)的數(shù)學模型。結合數(shù)學模型可以設計出保證葉輪內部所有水體質點流速分布滿足節(jié)能需要的水泵葉輪葉片的具體結構。因此，在供水系統(tǒng)中，應用此類節(jié)能水泵，實質上是對傳統(tǒng)水泵系統(tǒng)進行改型。
為保證新型高效節(jié)能水泵在應用后，既可以達到節(jié)能的預期目的，又可以滿足供水系統(tǒng)的實際需要。替換前，要先對供水系統(tǒng)進行細致的診斷與分析，避免替換失敗或替換后水泵的運行狀態(tài)不理想等情況發(fā)生。
2．部分水泵葉輪切削改造技術
在認識到供水系統(tǒng)中水泵節(jié)能的重要性，并采取一定節(jié)能技術實踐后，水場的壓力和供水量等會逐漸與系統(tǒng)原設計參數(shù)發(fā)生偏離，有可能導致水泵的運行環(huán)境與設備不匹配，反而使水泵供電能耗增加。此時若要達到整體的節(jié)能效果，就需要對供水系統(tǒng)中偏離設計參數(shù)的葉輪進行適當?shù)那邢鞲脑欤源吮ＷC供水流量和壓力處于水泵運行的最佳狀態(tài)范圍內，進而達到節(jié)能的預期效果。通常情況下，通過部分水泵葉輪切削改造，可以實現(xiàn)節(jié)能1O％～15％左右。
需要注意的是，水泵葉輪切削改造技術應用的過程中，由于以較低效區(qū)工況點向高效區(qū)工況點轉移為直接目的，而水泵特性曲線和管路特性曲線是決定水泵運行工況的主要因素，所以在部分水泵葉輪切削改造技術實質上就是對兩種曲線進行改變的過程。
前者目前主要依靠變速運行和變徑調節(jié)實現(xiàn)，這說明變頻器在水泵電機調速的過程中應用具有較強的節(jié)能效果；后者主要通過增加管網(wǎng)壓力、調整局部水力損失實現(xiàn)，此種節(jié)能技術雖然可以實現(xiàn)工況點的理想位移，但在實際操作的過程中，部分壓力并未有效做功，所以節(jié)能的效果相比前者較不理想，所以在實際條件允許的情況下，應用節(jié)能技術的過程中，要盡可能從前者角度出發(fā)，切削前后流量的比值與葉輪外徑的實際比值相同。
3．增加調速裝置技術
變級、電磁、變頻、調壓、液力耦合器等多類型的調速裝置在供水系統(tǒng)水泵節(jié)能中應用，均可以實現(xiàn)保持原有供水管路曲線特征的前提下，改變水泵性能曲線，進而實現(xiàn)節(jié)能的效果，此項節(jié)能技術應用的原理與部分水泵葉輪切削改造技術的節(jié)能原理基本一致，只是采用的具體節(jié)能方式有所調整，其建立在改變轉速的基礎上。
例如，在節(jié)能的過程中，選用永磁磁力耦合調速驅動器對轉速進行調整，將該調速裝置的銅轉子結構、永磁轉子結構分別安裝于水泵的發(fā)動機軸和水泵負載轉軸上，在前者受發(fā)動機帶動運轉的過程中，會與后者產(chǎn)生相對運動關系，相對運動過程中會在交變磁場作用下生成渦流，進而形成感應磁場，推動磁轉子按照相同的方向轉動，轉動的過程中，必然對負載側輸出軸產(chǎn)生一定的扭矩，扭矩的大小與銅轉子結構、永磁轉子結構安裝的間距具有密切的關系，進而實現(xiàn)對整體轉速的調整。
此類節(jié)能技術在應用的過程中，不僅可以獲得較顯著的節(jié)能效果，而且由于應用的調速裝置通常使用壽命較長，結構較簡單，所以在使用的過程中，對后期維護的依賴性較低，對保證供水系統(tǒng)整體運行狀態(tài)的穩(wěn)定性具有積極的作用。
供水系統(tǒng)中應用水泵節(jié)能技術的選擇
上文中闡述的三種水泵節(jié)能技術，在供水系統(tǒng)中均得到較廣泛的應用，而且目前相關技術都得到了有效的深化，這就引發(fā)了在供水系統(tǒng)應用水泵節(jié)能技術的過程中，應該如何選擇的新問題。筆者認為，在進行應用選擇的過程中，主要考慮以下幾個方面：
(1)供水流量壓力等工況在設計和應用的過程中，如果會產(chǎn)生規(guī)律性的變化，建立在調整轉速基礎上的變頻改造技術應用的效果較為理想，但在工況運行較穩(wěn)定的情況下如果繼續(xù)應用此技術，雖然在提升水泵運行效率，降低水泵能耗方面會產(chǎn)生一定的作用，但改造成本和后期維護成本均會大幅的提高，所以受實際條件及成本控制的約束性較強。
(2)在供水系統(tǒng)工況運行穩(wěn)定，并且運行工況不超出設計工況范圍1/5的情況下，采用部分葉輪切削技術的應用可以達到較好的節(jié)能效果，但在工況超出此范圍的情況下，如繼續(xù)應用此技術，可能會對供水系統(tǒng)整體的運行效率產(chǎn)生影響，所以不宜選用。
(3)隨著新型高效水設計水平的不斷提升，新型高效水泵相比傳統(tǒng)水泵在運行效率方面的優(yōu)越性越來越明顯，但相比西方發(fā)達國家我國仍存在一定的差距，所以要提升供水系統(tǒng)水泵的節(jié)能效果，應有意識的采用新型高效水泵替換技術。
(4)隨著變頻技術的不斷完善，在條件允許的情況下，在水泵系統(tǒng)中合理的應用變頻器，也是水泵節(jié)能途徑的較好選擇，據(jù)相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，變頻器的合理應用，可以實現(xiàn)水泵節(jié)能20％~30％。
結語
通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段人們已經(jīng)認識到優(yōu)化供水系統(tǒng)中水泵的節(jié)能效果，對減少電能損耗，提升水泵利用效率，優(yōu)化供水系統(tǒng)整體供水質量的重要性，并在實踐中有意識的結合供水系統(tǒng)中水泵的運行原理，對水泵節(jié)能技術進行探索，這既是水泵性能優(yōu)化的重要途徑，又是供水系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保水平提升的體現(xiàn)。
