自來水廠機(jī)泵設(shè)備節(jié)能降耗探討論文
摘要:隨著經(jīng)濟(jì)地不斷發(fā)展，多種領(lǐng)域的企業(yè)在生產(chǎn)過程中會用到機(jī)泵設(shè)備，對于自來水廠來說，機(jī)泵設(shè)備更是水廠的重要組成部分，其耗能占水廠能耗的一大部分。隨著我國提出資源節(jié)約型社會的理念，對于耗能較高，且效率較低的設(shè)備應(yīng)當(dāng)予以關(guān)注和重視。對自來水廠機(jī)泵設(shè)備的耗能問題進(jìn)行分析，并提出了一些節(jié)能降耗的措施。
關(guān)鍵詞:節(jié)能降耗;機(jī)泵選擇;運(yùn)行調(diào)節(jié)
對于自來水廠來說，整個水廠的能源消耗中有一大部分是電力消耗，而在整個電力消耗中，通常有50%以上的用電量是被機(jī)泵設(shè)備消耗了，而其它一些輔助的設(shè)備如排泥機(jī)、風(fēng)機(jī)等耗電量所占比例僅約為2%～5%。因此要想降低自來水廠的能源消耗就要重點(diǎn)降低機(jī)泵設(shè)備的能耗，做好機(jī)泵設(shè)備的節(jié)能降耗措施。對自來水廠的機(jī)泵設(shè)備采取節(jié)能降耗措施可以有效地減少自來水廠的資源浪費(fèi)，提高了資源的利用效率，降低了企業(yè)的能耗成本，同時對于我國建設(shè)資源節(jié)約型社會有一定的推動作用。因此做好自來水廠機(jī)泵設(shè)備的節(jié)能降耗有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1機(jī)泵設(shè)備效率下降、能耗增多的原因
機(jī)泵設(shè)備在社會生產(chǎn)的各個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，城市中它主要用于供水、污水系統(tǒng)以及化工等領(lǐng)域，在使用的過程中，可以將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能再轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的動能，從而實(shí)現(xiàn)液體的輸送［1］。①自來水廠的機(jī)泵設(shè)備在長期的使用過程中會受到水和水中一些物質(zhì)的腐蝕而出現(xiàn)銹蝕的情況。較嚴(yán)重的銹蝕會使得泵輪與泵殼的表面不再平滑，而出現(xiàn)凹凸，從而導(dǎo)致摩擦系數(shù)的增大，導(dǎo)致機(jī)泵的耗電量增大，設(shè)備的效率降低。具體分析即設(shè)備在水流長期的沖刷之下，流道的內(nèi)壁和葉輪的過水面會因?yàn)楦g而變得越來越粗糙，內(nèi)流道的阻力增大，使得設(shè)備的效率降低，能耗增大。②在機(jī)泵設(shè)備運(yùn)行的過程中，葉片背水面會產(chǎn)生負(fù)壓，導(dǎo)致氣穴和蜂窩表面的出現(xiàn)，這樣在電化學(xué)腐蝕的情況下，葉輪的表面會產(chǎn)生汽蝕，使得設(shè)備的能耗較之前增加許多。③自來水廠的機(jī)泵設(shè)備除了受到水流的沖刷而產(chǎn)生的腐蝕外還會受到一些藥劑的腐蝕，比如在水處理的過程中會根據(jù)水質(zhì)的情況來投加一些藥物，使水質(zhì)得到改善，滿足自來水廠生產(chǎn)水的需要。而藥劑的投加會使得泵殼內(nèi)積垢，積垢增多到一定程度會使得泵殼的壁厚度明顯增加，導(dǎo)致設(shè)備的水力效率降低［2］。④機(jī)泵設(shè)備的加工工藝也會對設(shè)備的能耗有較大的影響，粗糙的水泵產(chǎn)品會使得設(shè)備的能耗較高，影響了泵體的容積和流體流速，增加了機(jī)械磨損等，也會降低水泵的性能，造成運(yùn)行效率不佳，能耗增加。
2水泵效率的提高
2．1水泵的選擇
自來水廠在選擇機(jī)泵設(shè)備的時候應(yīng)當(dāng)注意水泵的電動機(jī)應(yīng)選擇高效能電機(jī)，水泵功率的大小也要與使用要求相匹配，在有條件的情況下可選擇增加變頻調(diào)速控制器。目前城市中的自來水廠所使用的機(jī)泵設(shè)備大部分是離心泵，該類型的水泵在工作的過程中是通過葉輪高速轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生離心力，從而將內(nèi)流道中的水壓入蝸殼里再被甩出，而與此同時葉輪口會形成一段真空，水池水在大氣壓的作用下直接進(jìn)入水泵，如此反復(fù)進(jìn)行下去水不斷地被向上推壓實(shí)現(xiàn)液體的抽送。從離心泵工作的`過程來看，如果保持葉輪片以及泵殼的表面光滑，可減少表面摩擦力，使得水流的流動更加順暢，有效地提高機(jī)泵的運(yùn)行效率。而一些結(jié)構(gòu)設(shè)計有瑕疵，工藝粗糙的機(jī)泵會使得運(yùn)行的效率大大降低。因此自來水廠要想實(shí)現(xiàn)機(jī)泵的節(jié)能降耗，要選用一些葉輪和泵殼構(gòu)造較好的設(shè)備，這樣才能有效地保障機(jī)泵設(shè)備高效、長期的使用，在提高了設(shè)備運(yùn)行效率的同時也為企業(yè)降低了能耗［3］。
2．2水泵的安裝質(zhì)量
對于自來水廠來說，水泵是廠內(nèi)工藝運(yùn)行的重要組成部分，自來水廠的機(jī)泵通常是全天不間斷運(yùn)行，因此設(shè)備的損耗較大，設(shè)備很容易達(dá)到大修的周期，這就導(dǎo)致設(shè)備會比較頻繁地進(jìn)行裝卸。在對機(jī)泵設(shè)備進(jìn)行安裝的過程中如果安裝不到位容易使得設(shè)備的安裝不穩(wěn)定、不固定，導(dǎo)致運(yùn)行的時候設(shè)備會有較強(qiáng)烈的振動，這就會使機(jī)泵的損耗加快，且較易出現(xiàn)堵、漏、跑的情況，對于設(shè)備的運(yùn)行效率產(chǎn)生不利的影響并導(dǎo)致能耗的增加。因此要想使機(jī)泵設(shè)備的運(yùn)行效率有保障，就要對水泵的安裝重視，提高安裝的質(zhì)量。
2．3水泵的維修
在機(jī)泵設(shè)備使用的過程中，機(jī)泵要按規(guī)范進(jìn)行保養(yǎng)，按時更換機(jī)油和軸承等易損件。操作人員要及時巡檢設(shè)備，掌握機(jī)泵的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常問題的設(shè)備要及時停用維修［4］。這樣才能使得水泵處在一個比較好的運(yùn)行狀態(tài)下，提高水泵的運(yùn)行效率。有時機(jī)泵所出現(xiàn)的并不是很大的問題，比如加一些潤滑油就可以使得軸承更好更順利地進(jìn)行工作，因此要及時地對軸承內(nèi)的潤滑油進(jìn)行檢查，判斷是否需要進(jìn)行補(bǔ)充，并檢測油質(zhì)的情況，當(dāng)油質(zhì)情況不理想時要進(jìn)行更換，這些小問題的及時發(fā)現(xiàn)和解決能夠有效避免其發(fā)展成為大問題，導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生機(jī)械損失。另外，當(dāng)密封環(huán)的間隙寬度超過一定的標(biāo)準(zhǔn)值時也會使機(jī)泵設(shè)備的運(yùn)行效率降低，因此在對設(shè)備進(jìn)行檢修的時候要對此問題加以重視。
3機(jī)泵設(shè)備節(jié)能降耗措施
3．1使用變頻控制，提高機(jī)泵節(jié)能降耗的控制水平
為了更好地控制機(jī)泵的能耗，可以在電氣控制方式上進(jìn)行改進(jìn)。傳統(tǒng)的控制方法是將閥門關(guān)閉，這樣就可以降低機(jī)泵設(shè)備的輸出，減少了功耗，現(xiàn)在隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，變頻調(diào)速的節(jié)能控制技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，采用變頻控制能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的供水壓力，使得機(jī)泵的性能更加地智能和科學(xué)。變頻調(diào)速能夠有效地控制機(jī)泵的能耗問題。但變頻器本身存在電能損耗的缺點(diǎn)，同時電氣控制部分成本較高，一旦出現(xiàn)問題，進(jìn)行維修時的費(fèi)用以及對技術(shù)的要求也高，因此自來水廠應(yīng)當(dāng)根據(jù)自己的實(shí)際情況和需求來選用變頻調(diào)速器。
3．2合理調(diào)度，找出水泵的高效區(qū)，優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行
為了實(shí)現(xiàn)自來水廠各機(jī)泵組設(shè)備的性能優(yōu)化組合，要對機(jī)泵設(shè)備單獨(dú)運(yùn)行時的性能進(jìn)行測定，對其進(jìn)行分析，判斷其性能以及功效的特點(diǎn)和不同，從而才可以有效地根據(jù)機(jī)泵的性能來科學(xué)的調(diào)度使用機(jī)泵，實(shí)現(xiàn)設(shè)備組合的優(yōu)化。比如可以將運(yùn)行效率較低的機(jī)泵用于水量和壓力的調(diào)節(jié)，不將其作為主機(jī)使用，而選用高效區(qū)間更廣，適用于偏低揚(yáng)程大流量運(yùn)行效率高的機(jī)泵作為主機(jī)［5］。另外，有些機(jī)泵的高效區(qū)范圍較窄，但其適用于偏高揚(yáng)程，在此種條件下工作性能優(yōu)良，因此可以用在自來水廠白天高峰供水時段。由此可見，根據(jù)不同機(jī)泵的性能特點(diǎn)對其進(jìn)行合理調(diào)度使用可以有效地優(yōu)化整個機(jī)組的運(yùn)行效率，使得能源的消耗得到降低，同時將各機(jī)泵的優(yōu)點(diǎn)發(fā)揚(yáng)，可有效延長其使用的期限。
3．3采取葉輪切削方法，對葉輪進(jìn)行切割改造
目前一些自來水廠的機(jī)泵通常存在配置不合理的問題，主要是機(jī)泵的揚(yáng)程偏高，機(jī)泵的特性曲線不吻合，這就使得機(jī)泵的運(yùn)行效率受到影響。在現(xiàn)有的情況下可以通過機(jī)械方式解決此類問題。最簡單的方法就是對葉輪進(jìn)行切割，對現(xiàn)有的機(jī)泵進(jìn)行改造。在對葉輪進(jìn)行切割之前，要根據(jù)設(shè)備運(yùn)行的具體參數(shù)來計算切割量，在葉輪經(jīng)過切割后可使電流降低，能夠有效地節(jié)約機(jī)泵的能耗。而且葉輪外徑的變化也會導(dǎo)致機(jī)泵特性曲線的變化，使機(jī)泵運(yùn)行時可以達(dá)到自來水廠實(shí)際需要的高效區(qū)間，達(dá)到節(jié)能的效果。
3．4采用高分子噴涂材料
機(jī)泵在使用的過程中會受到腐蝕而使得葉輪表面與機(jī)泵摩擦阻力增大，使機(jī)泵的工作效率降低。因此采用高分子噴涂材料可以使這個問題得以解決。高分子材料的噴涂可使葉輪的表面形成光滑的保護(hù)層，降低了運(yùn)行過程中與水流的摩擦阻力，減少了能耗。且通常來說高分子材料具有較強(qiáng)的耐腐蝕性，可使機(jī)泵的使用效率提高。
4結(jié)語
自來水廠在城市生活中扮演著重要的角色，由于其用電量較大，能源消耗大，因此對自來水廠進(jìn)行節(jié)能降耗十分有必要。機(jī)泵的能耗占到自來水廠能耗的絕大部分，對其采取節(jié)能降耗的措施可以有效降低自來水廠的能耗。
作者:張海濤 單位:深圳市水務(wù)( 集團(tuán)) 有限公司
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