心泵的节能改造问题探讨

心泵的节能改造问题探讨

宋直 张翔 侯志翔

长庆油田第十二采油厂 甘肃省 庆阳市 745400

摘要：离心泵是流体输送的主要装置，在联合站中应用十分广泛。但其运转确实会消耗过多的能源。石油企业要对离心泵存在的节能问题进行分析，应用更先进的节能理念、设计对离心泵进行改造，从而实现降低能耗的目的。

关键词：离心泵；节能改造；问题探讨

离心泵是依靠叶轮旋转时产生的离心力来输送液体的泵,利用高速旋转的叶轮叶片带动水转动,将水甩出,从而达到输送的目的，在石油、化工、市政、液体输送等各行业中有着非常广泛的应用，同时也是主要的能耗设备之一。变频调速技术已经成为现代电力传动技术的一个主要发展方向。

一、离心泵节能的现状

1、节能设计不够科学

我国离心泵的主要设计原理仍然是利用经验公式进行模型换算或者是速度系数这两种方式。以上两种设计都不能有效地进行节能，使得离心泵不能在其效率方面有很大提升。此外，很多厂商仅仅关注于面前的利益，并不愿意加大对节能设计方面的投入，使得离心泵节能方面一直无法进步。国内曾出现过“全扬程”这种避免阀门全开而导致的超功率问题发生的方法，但该方式实际上使得离心泵在很长时间内工作十分低效，导致能源过多地浪费。

2、离心泵的使用不合理

随着离心泵使用的时间变长，其各项性能必然会下降。若在使用时不能定期对其进行维护、保养，对其存在的故障不及时地进行检修，很容易使其运行处于“亚健康”状态，导致其运行效率快速下降，造成能源消耗的增加。此外，若布置该系统时不进行全面合理地设计，例如布置的管道距离太长，各种弯道的接头较多，会使能源的损失更为严重，无法满足离心泵工作的要求，为其运行埋下各种隐患。

二、对离心泵进行节能改造的措施

1、对节能进行优化设计

对离心泵进行设计时，要摒弃传统设计理念，使用诸如水力模型等先进、科学的设计方法。此外，要对各项设计方案进行可靠性分析试验、环境适应程度试验等等。例如当离心泵被应用在潮湿环境中，那么要对其进行耐盐雾、霉菌等的试验，从而保证其使用的效率、寿命，从而降低运行时的资源耗费。此外，对离心泵进行的节能改造要进行技术的创新。例如，可以运用系统优化的节能技术（PSO）。该技术可以将流体流动时造成的能量损失进行最小值的精确计算。PSO技术可以直接依照循环水这一系统在线对资料进行检测，然后利用计算机来模拟仿真实验，从而推导得出管路的阻力曲线，计算得到使能量损失达到最小的节点。同时，离心泵应用于不同的环境，要采用不同种材料。近几年材料学与工艺都得到了极大发展，很多新的材料、工艺都应用在离心泵中，从而有效地提升了其使用寿命、运行效率，加强了其适应环境的能力。此外，也极大地改善了泵的流动性、耐腐蚀、耐磨等特性，其涂覆技术、对材料表面进行处理的技术等都得到了发展。

2、对离心泵进行合理地选型

选型必须恰当，要留有一定的余量，才能满足用户实际需求。而若余量过大，会使得离心泵的效率下降。因此石油企业可以与制造商合作，针对本企业特点进行离心泵的定制，充分地参与到其设计、制作的全过程。其节能的设计一般要满足以下方面：首先必须满足工作中最大的流量和杨程。其次，离心泵正常运转时，其工况点必须落入设计高效的区间内。第三，要选取高转速、稳定性强的离心泵。要尽量地避免选择那些性能曲线有“驼峰”的离心泵。此外，石油企业在选型时应尽量选择那些体积小，质量较轻并且结构简单泵。

3、对管路进行合理地布置

布置管道时要尽量地将弯管数量降到最低，在必须要转弯的地方，其弯曲的半径应在管道直径4倍左右，其转角也应超过90°。同时，要将管道长度尽量地降低，并且要减少管道应用附件、组件等零部件的数量，从而降低各项管路的损失。使用离心泵时，一定要定期对该系统进行彻底的检测与养护，从而保证离心泵表面光滑并且密封性保持在较高水平，从而提升泵的寿命，达到节约成本的目的。

三、节能途径

（1）泵本身节能在泵结构类型选定之后，可以认为机械损失和容积损失基本不变，节能重点应放在减少泵内水力损失上。

一般采取以下措施：采用先进的计算机辅助设计方法。选用国内外优秀的水力模型设计制作。提高加工精度，减少泵过流部件的表面粗糙度，降低摩擦损失；合理选择缝隙处摩擦零件的材料，提高抗咬合和耐磨性；恰当处理间隙值，减少容积损失。积极开展水泵的可靠性研究、设计、试验和管理，提高泵的可靠度和平均寿命。合理选择过流部件材料，延长易损件使用寿命，使泵达到好用、耐用。提高泵的三化（标准化、通用化和系列化）水平，开发机电一体化的泵类节能产品，以提高效率，节约资源。

（2）水泵系统的节能开展系统工程设计时，切实加强设计单位与制造、使用单位的交流沟通，避免层层加码使泵的铭牌参数和实际运行参数存在较大差距，造成运行效率低下，能源浪费严重的现象。应使系统各组成环节的匹配达到最佳，如：泵、电动机、阀门、管网结构（如直管、弯管、变径管和管接头等）、相关附件（如变频器和起动柜等）、连接方式以及上下游关系等。

（3）水泵运行节能要根据工艺流程的变化对泵适时进行调节，在调节中要注意能量回收利用，减少能量无谓的消耗，尽量不用阀门节流方式调节。根据现有成熟的泵运行节能技术，采用变角、车削、变频调节、变速调节或串并联以及大小泵搭配的方法加以解决。

叶片变角调节，合理确定叶片安装角时，在满足工艺所需的扬程下，使水泵能够在高效区范围内工作。叶轮直径车削调节，利用减小叶轮直径来改变水泵性能的流量、扬程和轴功率等参数。这是一种简便、经济的节能措施，但车削叶轮外径也是有限度的，只能在规定的许可范围内进行。而且此种方法是不可逆，即切削后的叶轮不能再复原了。变频调速节能技术是利用变频器调速，通过工况的变化而输入相应的电能，以达到降耗的目的。此方法适用于较大型的管网系统，而且要求系统压力及流量经常有变化；但在实际运用中存在较大的局限性，投资成本大，运行成本相对较高。对于压力和流量相对稳定的泵系统来说，此种方法无疑是不可取的。

总结

我国现行使用的离心泵还存在效率低、能耗大等问题，改造测试数据显示：采用调速驱动方法可以有效降低设备运行的能耗，提高效益。但离心泵的节能改造技术多种多样，还可以从设计、选型、制造、安装、运行、操作和维护等多方面综合考虑，权衡利弊，针对泵在不同阶段，采取不同的节能改造方法、途径及措施方案，保持离心泵的高效运行。

参考文献：

[1]马向。离心泵节能改造[J].中国化工贸易，2014（23）

[2]王鹏。离心泵的应用和节能技术改造[J].中小企业管理与科技，2015（15）