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水泵節能技術在供水系統中的應用淺述
發布時間：2019/1/7 | 閱讀次數：3599次
供水系統中常用的水泵節能技術分析
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對其進行替換，此類節能水泵的應用，節能性較為突出，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的數學模型。結合數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能需要的水泵葉輪葉片的具體結構。因此，在供水系統中，應用此類節能水泵，實質上是對傳統水泵系統進行改型。
為保證新型高效節能水泵在應用后，既可以達到節能的預期目的，又可以滿足供水系統的實際需要。替換前，要先對供水系統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不理想等情況發生。
2．部分水泵葉輪切削改造技術
在認識到供水系統中水泵節能的重要性，并采取一定節能技術實踐后，水場的壓力和供水量等會逐漸與系統原設計參數發生偏離，有可能導致水泵的運行環境與設備不匹配，反而使水泵供電能耗增加。此時若要達到整體的節能效果，就需要對供水系統中偏離設計參數的葉輪進行適當的切削改造，以此保證供水流量和壓力處于水泵運行的最佳狀態范圍內，進而達到節能的預期效果。通常情況下，通過部分水泵葉輪切削改造，可以實現節能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，由于以較低效區工況點向高效區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實現，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能效果；后者主要通過增加管網壓力、調整局部水力損失實現，此種節能技術雖然可以實現工況點的理想位移，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，應用節能技術的過程中，要盡可能從前者角度出發，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水泵節能中應用，均可以實現保持原有供水管路曲線特征的前提下，改變水泵性能曲線，進而實現節能的效果，此項節能技術應用的原理與部分水泵葉輪切削改造技術的節能原理基本一致，只是采用的具體節能方式有所調整，其建立在改變轉速的基礎上。
例如，在節能的過程中，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動機軸和水泵負載轉軸上，在前者受發動機帶動運轉的過程中，會與后者產生相對運動關系，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，進而實現對整體轉速的調整。
此類節能技術在應用的過程中，不僅可以獲得較顯著的節能效果，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，對保證供水系統整體運行狀態的穩定性具有積極的作用。
供水系統中應用水泵節能技術的選擇
上文中闡述的三種水泵節能技術，在供水系統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，這就引發了在供水系統應用水泵節能技術的過程中，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，如果會產生規律性的變化，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，但在工況運行較穩定的情況下如果繼續應用此技術，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)在供水系統工況運行穩定，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能效果，但在工況超出此范圍的情況下，如繼續應用此技術，可能會對供水系統整體的運行效率產生影響，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水泵在運行效率方面的優越性越來越明顯，但相比西方發達國家我國仍存在一定的差距，所以要提升供水系統水泵的節能效果，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，在水泵系統中合理的應用變頻器，也是水泵節能途徑的較好選擇，據相關統計數據顯示，變頻器的合理應用，可以實現水泵節能20％~30％。
結語
通過上述分析可以發現，現階段人們已經認識到優化供水系統中水泵的節能效果，對減少電能損耗，提升水泵利用效率，優化供水系統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中水泵的運行原理，對水泵節能技術進行探索，這既是水泵性能優化的重要途徑，又是供水系統節能環保水平提升的體現。
