水泵的耗能及节能问题

　　如何降低水泵电单耗？

　　水泵广泛应用于工农业生产和居民生活的各个领域，每年消耗在水泵机组上的电能占全国总电耗的 21% 以上，在供水企业中占生产成本的 30%-60% ，在我公司水泵电耗占到全公司用电的 40%-50%,  因此水泵的节能问题具有重要意义。因为在工业生产中广泛使用循环水泵，即水泵从水池中吸水，经换热设备后温度升高，通过冷却塔把热量散入空气中，降温后再回入水池，如此循环使用。

　　下面则研究一下循环泵的节能使用水泵实际扬程 H （ Q ， t ）是流量 Q  和时间 t  的函数，它的大小同工艺要求和设备自身的调节能力有关，在带有调速装置的泵站系统中，通过调节水泵转速或开泵台数 ,H （ Q ， t ）可以按照工艺要求（如管网特性要求，生产工艺的要求）提供。在没有调速装置的情况下，由于设备自身特性同工艺要求不匹配，泵输出的 H （ Q ， t ）也不一定等于工艺要求的扬程，这样将有一些富裕扬程被浪费，比如通过开关泵调节供水扬程时，水泵单耗与其出口流量、压力、效率有关，其轴功率（输入功率）可用下式计算：

　　N=9.81 × Q × H/ η

　　式中 Q— 循环水泵流量， m3/s ； H— 水泵扬程， m ；

　　η  — 效率， % 。

　　可见影响水泵轴功率 N  大小，即水泵电耗高低的主要因素是出口流量 Q 、扬程 H  以及泵效率。

　　降低水泵电单耗的措施 :

　　1.  采用变频调速技术

　　目前，变频器技术已很成熟，在市场上有很多国内外品牌的变频器，这为变频调速供水提供了充分的技术和物质基础   。通过变频调速技术，改变水泵转速，从而改变水泵的供水流量，则不会存在富裕扬程，具有优良的节能效果。我国国家科委和国家经贸委在《中国节能技术政策大纲》中把泵和风机的调速技术列为国家九五计划重点推   广的节能技术项目。我公司实行多泵并联恒压供水，其中一台泵是变频泵，其余全是工频泵，可以实现恒压变量供水。

　　2.  循环水泵的合理配备

　　根据生产工艺需要，循环水量是不断变化的，只靠变频调速装置有时还做不到合理用能，比如平均用水量 1900  吨 / 小时，开两台 1200  吨 / 小时的水泵在生产用量大时（最大流量 2500  吨 / 小时）达不到生产要求，只能开三台 1200 吨 / 小时的水泵，除带变频的一台泵，另两台水泵的出口阀门只能开一半，这时就只能采取扬程富裕的运行方式，虽然可以做到让阀后满足工艺要求，但阀前水泵提供的富裕扬程却被浪费了。为了使循环水泵运行方式经济合理，把一台 1200  吨 / 小时的工频水泵改为 1500  吨 / 小时，这样只开 1  台 1200  吨 / 小时的变频泵和一台 1500  吨 / 小时的工频泵，实现大、小流量搭配，可根据季节变化和工艺要求，在保持最合适的循环水的情况下，合理搭配不同流量的泵参与运行，节电效果很明显。

　　3. 减少水系统管路阻力损失

　　水系统的管路阻力损失包括局部阻力损失（如阀门、弯头、变径等）和沿程阻力损失（管道）在运行中应使阀门全开，减少节流阻力损失，若存在富裕扬程则可以加变频器来省电。管路中的过滤器要经常清洗，换热器定期进行检查、清洗（下文有专门论述）等。

　　4. 改造冷却塔，加大温差

　　冷却塔是在塔内使空气和水进行热质交换而降低冷却水温度底设备。冷却塔自塔顶从上而下喷淋成水滴，形成水膜，而空气在塔内由下向上或一侧进入塔体向上排出，水与空气的热交换越好，水温降低得越多。采用旋转布水器，利用水的反冲力自动旋转布水，运转灵活，压降低，布水均匀。填料采用改性 PVC  斜波片，水的再分配能力大，阻力小。在相同设备条件下，循环水温度越低则用水量越少，其相互关系如下图所示：

　　5. 改善循环水水质

　　冷却水系统暴露于大气环境运行，在塔池中极易滋生微生物和污垢，同时两系统均随着水中杂质离子的不断浓缩及温度的交替变化，将导致系统管壁结垢和腐蚀，可见水质所引起的问题主要有：腐蚀、结垢、污泥和微生物繁殖。恶化运行条件，使系统运行效率下降能耗上升，故障增加，维修工作量加大，大大缩短设备的使用寿命。进行水质稳定处理，正是要消除上述不良影响，我公司位于石家庄，环境不太好，每年至少要清两次水池，每次池底都有 25  ㎝ 的污泥。这些污泥进入系统中将恶化运行条件，增大沿程阻力损失。水温对用水量的影响

　　水质的控制，实际上就是对水中杂质的控制。另外我公司有专门的水质化验人员，根据化验结果，通过向循环水加入杀菌剂和缓蚀剂来减少滋生微生物、延缓腐蚀速度。提高循环水的 PH ，通过提高氢氧根的浓度，可以抑制阴极溶解氧的反应过程。从而使金属腐蚀速度大大降低。当然 PH  值不可无限制的提高，一般控制在 7.8 ～ 9.0 。

　　6. 换热器要及时清洗

　　换热器是用来完成各种传热过程的设备，种类很多，是利用两种物料间大量的接触面积进行热交换，以完成冷却、冷凝、加热和蒸发等过程。据调查表明， 90% 以上的换热器都存在不同程度的污垢问题，污垢层的热阻要比金属大的多，传热系数降低，污垢还使传热管内径变小，阻力损失加大，从而增加了冷却水的用量并增加了换热器的维护成本、缩短了换热器使用寿命。在循环冷却水中，许多不锈钢换热器在使用中也经常发生腐蚀泄漏，腐蚀部位往往都是在换热器花板列管的周围，主要是由于冷却水中含有较高的氯化物。当使用的冷却水中含氯离子为 45mg/L ～ 90 mg/L  时， 304 、 306  不锈钢都会发生应力腐蚀裂纹，当管壁温度在 100 ℃以上时，就要特别注意应力腐蚀裂纹的发生。管壁的实际温度，常因局部水垢沉积，垢下部位传热不佳而升高，应力腐蚀裂纹往往在这些部位发生。除上述所讲的加强循环水水质的管理外，还要加强换热器的维护管理，定期进行检查、清洗。

　　（ 1 ） . 定期检查流量、压力和温度等参数，发现压力损失增加，说明管束内外有结垢或堵塞；如果换热温度达不到要求，也可能传热管内外壁产生了污垢，传热效果变差。

　　（ 2 ） . 通过低温流体出口取样，分析其颜色、比重、黏度等来检查管束的破环、泄漏清况。

　　（ 3 ） . 定期检查壳体内外表面的腐蚀和磨损情况，通常采用超声波测量仪或其它非破坏性测厚仪器，从外部测定估计会产生腐蚀、减薄的壳体部位。可根据换热器的形状、污垢种类选择机械、水力、化学等不同的清洗方法。