離心泵節能技術的可持續發展探索

2011-2016年中國潛水泵市場分析深度研究報告顯示，南水北調工程的建設將成為未來水泵市場的主要拉動力之一，預估十二五期間我國水泵行業的發展將達到一個小高峰，平均年增長率或超過20%。國內流體機械專業機構的研究也表明，世界范圍內水泵的電力消耗占整個工業設備總消耗的25%左右，其中離心泵約占所有水泵電力消耗的50%。這樣看來，離心泵的發展如果能從節能高效的角度出發進行規劃和引導，對加工制造業快速發展而又電力嚴重缺乏的中國來說，可以稱得上是一項具有巨大社會經濟效益的舉措。因此，分析離心泵存在的問題，提出其節能技術途徑，是行業發展的重要課題。

　　離心泵節能方面當前存在的主要問題

　　(一)設計水平和理念的限制

　　現階段國內離心泵的設計主要是沿襲傳統的模型換算法和速度系數法，這兩種設計方法主要是基于經驗，沒有在過去的設計水平上實現突破，效率上也無大的提升，再加上離心泵制造企業過多地考慮眼前的經濟效益，離心泵的節能工作被忽視甚至被擱置。

　　另外，在離心泵的發展過程中，曾刮過一陣"全揚程"風。設計單位為了解決現場使用時出口閥門全打開后易出現的超功率、軸承發熱的問題，設計時趨向于"全揚程"理念，即在離心泵的整個工況曲線上，揚程均不超功，但實際使用的工況點并不在設計的高效區，造成資源的較大浪費。

　　(二)節能理解的不全面

　　過去對離心泵節能的概念更多的是放在提高各項效率指標上，其實這是對離心泵節能的誤解節能不是簡單的一個效率指標，而是包含著對離心泵的可靠性、維修性、保障性、安全性、環境適應性的改善，以及離心泵性能的穩定性、壽命、對材料的利用率的提高。再具體到離心泵的使用環境，也需要有針對性地進行節能設計，比如離心泵的密封性能、水力性能以及離心泵的耐磨、耐高溫、耐腐蝕、耐汽蝕性能等，這些都要針對不同的環境、不用的用途進行設計。

　　因此離心泵的節能研究是非常復雜的，不能片面地去理解節能的概念，而是要有一個全面整體的理解。

　　(三)選型的不合理

　　使用單位在采購離心泵時，往往將流量和揚程的余量都放得很大，以最大限度地滿足自己的使用要求，這種選型明顯是不合理的，直接造成了離心泵在使用過程中，實際運行效率遠低于設計的最高效率，甚至額定工況點都不在高效區，不能充分有效地利用驅動能源如電機或柴油機的功率(即做很多無用功)。

　　(四)使用不當

　　在使用過程中，由于使用單位的操作和養護不當、維修不及時等，使離心泵在使用過程中經常出現故障。如使用介質清潔度差，含水草等纏繞物或其他異物進入離心泵的葉輪內;再如進口管道內未清理干凈，有焊渣、鐵塊等進入流道，造成離心泵突然卡死、軸承發熱、密封燒壞等故障。還有一些使用單位，為適應現場場地，管道設置不合理，水平方向和垂直方向距離遠大于設計距離，彎道接頭多，造成管路的水力損失嚴重，遠不符合初始設計時設定的管道裝置曲線要求。上述情況都易造成大量的能源浪費。綜上所述，解決離心泵目前存在的設計、制造、選型、使用等問題，將使離心泵的節能技術在我國得到長足的發展成為必然。

　　離心泵的設計節能

　　離心泵的設計單位要盡量選用經行業驗證過的先進軟件來設計水力模型，設計中不要糾結于片面的全揚程理念，而要運用先進的流場分析等水力設計方法，設計出合理的產品。比如在對引進的俄羅斯產品進行國產化設計、測繪時發現，俄羅斯十幾年前生產的離心泵，其水力設計就已經達到了很先進的水平，說明在設計理念上要具有前瞻性。在設計開發過程中，要進行離心泵的可靠性試驗、產品的材料選擇試驗，若用于潮濕霉變環境時，還要進行耐鹽霧耐霉菌試驗，從而提高離心泵產品的使用效率，達到節能目的。

　　針對不同環境，設計單位要選擇不同材料。如南海海水具有強烈的腐蝕性，該范圍內使用的艦船用離心泵過流部件必須選用鎳鋁青銅等耐腐蝕性的材料，而東海海水含泥沙成分高，必須選用耐磨性高的高錳青銅等材質。

　　近年來，各種新材料新工藝的應用是推動離心泵技術發展的一個重要方面。離心泵的零部件及備附件采用了各種新材料新工藝，延長了泵在腐蝕性介質中的使用壽命和可靠性，擴展了離心泵的使用范圍。同時，在改善離心泵的流動特性、耐腐蝕性和耐磨性方面，涂覆技術和材料表面處理技術的應用起到了相當重要的作用，很好地提高了離心泵的環境適應性。

　　不同的用途，選用不同特性的機械密封也很有講究。如艦船艙底用泵夏天所處溫度特別高，選用的密封件應具備耐高溫抗老化特性;核潛艇用大潛深離心泵，承受背壓高，選用的橡膠件需具備高抗壓性能。

　　除此之外，由于機械密封是易損件，維修頻次相對其他零部件要高得多，修理時往往要把離心泵全部拆卸，有時現場空間受限可能還需破壞艙室結構，工作量巨大。因此，保證機械密封工作可靠，延長機械密封的使用壽命非常重要。

　　在設計過程中，建議優先選用實用新型專利產品CMZ型艦船泵用集裝式機械密封件，當然，若可靠性和安全性要求特別高，還可以選用更先進的自冷卻密封裝置，能大大降低故障率。

　　離心泵的設計除了水力性能及材料、機械密封的選用外，特別要注意振動和噪聲問題。近年來，減振降噪已經成為整個國防事業特別是海軍總裝器材訂貨中至關重要的要求，因為水泵運行中振動和噪聲指標的大小直接關系著軍艦在戰斗中被敵人檢測到信號的距離和概率，因此目前在這個領域，振動噪聲指標不是說達到國家或行業標準即可。

　　而振動噪聲值與離心泵結構、選材均有很密切的關系，要盡量設計成柔性聯接結構，選用吸聲性能好的材料。

　　標準化是離心泵技術發展的一個重要趨勢。目前離心泵行業特別是艦船用離心泵，大多處于單件小批量生產狀態。究其原因，一方面是顧客至上的宗旨，造成了只要是用戶提出的要求，不管是否合理，哪怕現有產品中有可以調整選用的型號，企業仍按用戶要求量身定做;另一方面，為了提高企業1的市場競爭力，國內離心泵的龍頭企業故意設置技術壁壘，將密封艙、泵體、導葉等設計成專用結構。如此一來，不僅大大增加了設計和制造成本，還給售后維修服務增加了不必要的麻煩，經常出現備件混亂、維修成本大幅上升的情況。

　　因此，實施離心泵零部件的標準化已經迫在眉捷。實施標準化后的離心泵，只需要少數幾個專用零部件和通用零部件就可以構成整個離心泵系列，從而可以降低生產成本，縮短交貨時間，減少零部件和備件的庫存，達到節能目的。這一點，從日本和意大利的離心泵只見固定編號不見零件名稱就可以證實了。

　　離心泵的制造節能

　　制造企業要制訂高于國家或行業標準的企業標準，改善鑄造工藝，想方設法減少水力損失。在制造過程中對各流程嚴格控制，采用先進的三維蠟?？焖俪尚蛙浖删苣Ｐ?，提高過流部件的流道線型準確度和內腔光滑平整度，精心處理分型面、披縫處，以提高離心泵的水力性能，達到離心泵節能的目的。

　　設計和制造單位還要注重離心泵使用的現場技術培訓，對離心泵的基本結構、工作原理、常見故障原因及處理方法進行充分的宣講，將技術服務貫穿全過程，把對用戶出現問題后的補償服務前移到協助用戶正確選型，邀請用戶參與設計，企業和用戶聯動，實現雙方共贏。

　　離心泵系統的節能

　　1、’離心泵的連接附件配合

　　系統節能主要包括離心泵和電機或柴油機的連接、管網的設計、相關附件的連接和配合等。如管路接頭濾網的設置，應遵循短、直、少的原則，盡量不設置節流裝置。電機或柴油機要選用低振動、低噪聲的產品，并根據泵的額定功率和效率配置最佳驅動功率，避免"大馬拉小車"或"小馬拉大車"泵組盡量采用隔振裝置柔性聯接。儀表板采用不銹鋼座連接。對需加裝自吸裝置以實現自吸功能的普通立式海水泵，安裝進出口壓力表測壓管路時盡量用優質紫銅管，以減少系統運行中的共振現象，使泵系統的每一部分都能發揮出自己最大的作用，從而提高離心泵系統的整體效率和使用壽命。

　　2、機電儀一體化發展

　　不論是中小型的船用泵等通用泵，還是大型的工業用泵，尤其是軍用產品，都在向機組、電控、儀表監視一體化的方向不斷發展。如為遠海作戰船研制的對外消防系統，如何將消防水炮、供水泵組、報警系統、監測儀表等部分有機地連成一個功能整體?這就需要一個切實有效的電子控制系統來操縱駕馭。這樣的一體化功能，使離心泵產品更加高效、節能，使用維護更加方便，提高了產品的可靠性，延長了使用壽命，為用戶帶來更大的收益。

　　離心泵的使用節能

　　1、離心泵管路的合理布置

　　離心泵使用單位對使用環境的準備，應從技術和經濟的角度綜合考慮。管道布置應盡可能布置成直管，盡量減少管道中的附件和組件，盡最大可能縮小管道長度，必須轉彎處，彎曲半徑取管道直徑的3至5倍為宜，轉角最好大于90°，這樣可以最大限度減少管路損失。

　　2、良好的維護保養

　　使用單位要制定相應的制度和流程，定期對離心泵系統進行認真的維護和保養。良好的維護可以使離心泵系統處在最佳的運行狀態，并通過日常的維護和檢修及時發現存在的問題，及時進行維修養護，延長離心泵系統的使用壽命。節約成本，也是一種良好的節能方式。