关于机泵节能的剖析

(整期优先)网络出版时间:2024-02-01
/ 2

关于机泵节能的剖析

    周在启

中国石油哈尔滨石化分公司炼油一部  150056

摘要阐述了泵节能的概念及范围,分析了泵节能的四大途径:泵本身节能、系统节能、运行节能、管理节能。

关键词  泵; 节能; 途径; 系统; 运行

前言

我国能源不足已经严重影响国民经济发展,能源形势非常严峻,极大地制约着我国经济发展速度。因此,研发并推广各种节能设备和节能措施,合理使用现有能源,已是当务之急。抽样调查结果表明,我国机泵所消耗的电能约为全国发电量的20%左右,农用机泵所消耗的柴油和汽油约占农用柴油和汽油的5%左右,此外,工业机泵还有不少是用汽轮机和燃气轮机驱动的,所以机泵是耗能大户,节能潜力巨大。但是由于国内对机泵的节能问题认识不足,重视不够,管理不到位等,存在一些很大的误区,导致目前国内泵的实际运行效率普遍不高,电能浪费严重。有关资料显示,国产泵的效率多数比工业发达国家同类产品低,而机泵的实际使用效率普遍比发达国家低很多。

1.泵节能的范围

人们普遍认为的“机泵节能”仅仅是指提高泵的效率,这种观点不科学不全面,有一定的缺陷。提高泵、机组运行效率,这是最直观的节能,是机泵节能工作的重要内容,但并不是机泵节能工作的全部内容。机泵节能的含义有狭义和广义之分,狭义的机泵节能就是前面提到的,而广义的机泵节能是由机泵所引起的可能发生的费用都可视为节能(环境保护、节材、提高泵机组可靠性)等,人们一定要转变对机泵节能的认识。例如环境保护方面,泄漏是有密封泵不可避免的事,如果外泄漏,泄漏废液就会污染环境;机泵噪声也是重要的污染源之一。因为处理泄漏和噪声都需要投资和附加能源消耗,所以环境保护应属机泵节能范畴。又如可靠性方面,每次机泵出现故障都有可能造成被迫停产进行故障处理,停产损失(产值、泵输送介质流失等)是巨大的,倘若振动导致泵的损坏,发生故障和事故,将会使人、财、物等遭受巨大损失。显然,提高机泵的可靠性和使用寿命亦是机泵的节能内容之一。总之,机泵节能是一个系统工程,研发单位侧重它的寿命、效率;使用单位侧重于它的功率、扬程,只要省电就行;电器单位侧重于它的功率因数等等,因此说机泵节能是需要多个部门合作才能实现系统工程。

2.泵节能的途径

机泵节能的途径主要包括泵本身节能、系统节能、运行节能、管理节能三个方面。机泵本身节能是前提,系统节能是关键,运行节能、管理节能是最终体现。几个方面密切相关,互为因果,提高机泵运行质量,减少不必要的维修。

一.泵本身节能

向用户提供高效、可靠、好用的产品是制造厂的职责。高效即泵本身效率高。高与低是相对的,现在执行的国家标准上规定的效率只是先进值并不是最高值,高效就是效率要达到或超过这些标准规定值。泵本身损失可分为水力损失、容积损失和机械损失。在泵结构选定之后,可以认为机械损失和容积损失基本不变,因此泵本身节能重点应放在减少泵内水力损失上,主要采取以下对策:①选用优秀的水力模型;②采用先进的水力设计方法;③ 减少过流部件的粗糙度;④合理选择缝隙处零件的材料,提高抗咬合和耐磨性,适当减少间隙值,减少容积损失。此外,积极开展泵的可靠性研究,进行可靠性设计、可靠性试验和可靠性管理,以提高泵的可靠度和平均寿命;合理选取材料,增加易损件使用寿命,使泵好用、耐用,也是泵本身节能的组成部分。

二.泵系统节能

泵是主机,在系统节能中,应首先提供高效节能泵。但系统节能的关键,在于站在系统节能角度上做到系统各组成(件)的匹配是最佳的、最合理的。为此必须发展品种,做到有合适的泵、电机、各种相关附件可选,也就是做到选型最大限度地合理;其次要开展系统工程设计,应有专门单位从事系统工程设计,当然离不开用户的积极参与,对于关键泵或大型成套装置尤其需要。

1.合理选型

目前,很多高效泵在远离最佳工况点位置上运行,能耗大、装置效率低,从某种意义上说这是由选用泵的技术规范决定的。泵在选型过程中经过的部门越多,安全裕量就留得越大,不仅造成很大浪费,有的甚至无法正常工作。

2.正确确定泵的几何安装高度

选泵时,一定要使泵的汽蚀性能满足使用要求,即使泵的汽蚀性能满足装置或系统所能提供的汽蚀余量值。具体地说,就是正确确定泵的几何安装高度。在实际工作中,人们只注意流量、扬程,往往忽视了泵的汽蚀性能。有的安装人员对泵的理论性能不甚了解,不会也从不去计算泵的允许安装高度,只按照过去的经验去确定泵的安装高度;还有的安装人员认为泵的扬程越大,安装高度就越大;或者由于对吸入管路系统阻力损失估计不足,介质的温度波动估计不足,吸入池液面水位变化估计不足等原因,使得泵处于潜在汽蚀状态下运行,造成泵的损坏较快,或者发生汽蚀,不能工作。因此,研究各种泵的选用规范和计算方法是放在广大用户和泵行业面前的最大的节能课题,其节能潜力比提高泵本身效率的潜力大许多倍。

三.泵运行节能 

节能的泵系统是实现运行节能不可缺少的必要条件,但并不能说建立了节能的泵系统就能实现泵的运行节能。这是因为泵在实际工作中,由于工艺流程的变化或者其本身就是为调节工艺参数而设置的,泵就要适时进行调节;此外,对于不节能的工况稳定的泵系统也可通过调节实现节能。在调节中要注意能量回收或减少能量消耗,建议采用调速以及切割叶轮外径的方法,使泵和电机仍处于高效工况下工作。

1.节流调节

节流调节就是在管路入口(泵的出口)装置节流阀,通过改变阀门的开度进行调节,是一种广为使用的调节方式。节流调节的实质是改变管路的阻力,改变管路特性曲线的陡度,实现改变工作点的目的。这种调节方式不经济,而且只能在小于设计流量一方调节。但该方法可靠,简单易行,故仍被广泛应用于中小功率的泵上。此外,泵的特性曲线越陡,则效率降低越厉害,因此,比转数越大的泵,越不宜采用节流法调节流量。由于对管网阻力计算有误差(近年我国设计规范中给出的管网阻力计算公式与实际相比普遍偏大10%以上),又担心计算压力和流量满足不了工艺要求,或无适宜规格的泵及电机,只好从高选择,层层加码,造成我国现行运转的多数泵的工作流量远低于额定流量,工作压力远高于额定压力,因此现场多采用阀门节流来调节流量,以满足不断变更流量的要求。这种节流方式,据统计至少浪费了20%以上的能源,是一种不经济的运行方式。国内外的经验表明,采用变速调节及切割叶轮外径是避免节流损失的最好方法。其中变速调节适用于变工况的情况,切割叶轮外径适用于固定工况的情况。

2.变速调节

变速调节是在管路特性曲线不变的情况下,通过变速来改变泵的性能曲线,从而改变泵工作点的调节方式.据统计,国内有相当数量的泵实际上是处在部分负荷下工作,需要进行调速的,据测算约占全国用泵的20%,所以开展泵调速节能具有深远意义。变速调节范围不宜太大,通常最低转速不宜小于额定转速的50%,一般为100%~70%之间。当转速低于额定转速的50%时,泵本身效率下降明显,是不经济的。选择变速调节装置时,要考虑技术、经济诸方面的因素,综合分析比较,择优而行,以求得最大的经济效益。但是考虑到我国当前调速装置的生产水平、供货情况、维修能力和节约能源的紧迫感,不一定要追求最佳方案。凡现在仍用节流运行有节电潜力者,应因地制宜,选择一种调速装置,把应该节约的电能节约下来。

3.切割叶轮外径

对于工艺参数基本稳定,泵选用过大,现场采用关小阀门来调节流量,造成泵的工作流量远低于额定流量,工作压力远高于额定压力的情况,可以采用切割叶轮外径的方式调节。将离心泵叶轮外径车小,可使在同一转速下泵的特性曲线改变,从而改变泵的工作点。采用切割叶轮的方法,并在允许效率下降范围内,将泵的应用范围从扩大了。

4.管理节能

4.1 对于新建设备,尽量科学合理化一次性投资,避免浪费。有些单位盲目上设备,结果与实际生产不配套,还需不断地进行技术改造,无形当中造成巨大的浪费。

4.2 对于使用单位,一定要保证机泵润滑良好、运行工况良好,减少不必要的额外损失。对于工艺系统流程方面,一要保证入口阀全开,用出口阀控制流量,二是要让后路上的其它所有阀门应全开,尽量减少管路流程上不必要的损失损失。

4.3 使用新型的机泵节能,高效的喷射泵和屏蔽泵不仅能提高工作效率,还能防止泄露,避免介质泄漏。

结束语

以上分析可知,泵节能是一个系统工程。作为泵的设计者和制造者,研究的重点应放在减少泵内水力损失上;作为使用者,重点应放在安全高效运行上;辅助车间,重点应放在系统维护上,保证机泵长周期运行。 此外,积极开展泵的可靠性研究,进行可靠性设计、可靠性试验和可靠性管理,以提高泵的可靠度和平均寿命;合理选取材料,增加易损件使用寿命,使泵好用、耐用。在选择泵的节能途径时,首先应选择高效节能泵,这是泵节能的前提;其次要做到选型最大限度地合理,即站在系统的角度上做到各组成(泵、电机、各种相关附件)的匹配是最合理的,这是泵节能的关键;最终还要把节能落实到泵的运行、管理中。机泵节能是个系统工程,需要设备单位、使用单位、辅助单位等相关部门大利配合才能达到目的。

参考文献:

1《泵节能的探讨》(王朝晖,耿光辉,宋生奎)(徐州空军学院航空油料物资系),江苏徐州221000

2 [作者简介]周在启(1972-),男,黑龙江省哈尔滨市人,本科,工程师