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水泵节能技术在供水系统中的应用浅述

发布时间:2019-1-7 | 阅读次数:156次

供水系统中常用的水泵节能技术分析


1.新型高效水泵替换技术

大量建设较早的供水系统中,仍然存在并运行着效率低,但能耗、故障率、维修量等较高的老式水泵,针对此类水泵进行节能技术应用,主要是在扩大水泵容量的同时,选择更加新型高效的水泵系统对其进行替换,此类节能水泵的应用,节能性较为突出,通常投资回报率可以达到50%~70%左右,而且替换过程对成本和技术的依赖性较小。


新型高效水泵通常以叶轮机械三元流动理论为设计的基础,所谓三元流动理论即考虑到水体在水泵叶轮中匀速流转时,产生的流速会受到具体流线、横截面位置等因素的影响,建设水体流速的三元空间坐标,然后对其进行无线分割,在对水泵叶轮各工作点进行具体分析的基础上,建立可以反映叶轮流体流动状态的数学模型。结合数学模型可以设计出保证叶轮内部所有水体质点流速分布满足节能需要的水泵叶轮叶片的具体结构。因此,在供水系统中,应用此类节能水泵,实质上是对传统水泵系统进行改型。


为保证新型高效节能水泵在应用后,既可以达到节能的预期目的,又可以满足供水系统的实际需要。替换前,要先对供水系统进行细致的诊断与分析,避免替换失败或替换后水泵的运行状态不理想等情况发生。


2.部分水泵叶轮切削改造技术

在认识到供水系统中水泵节能的重要性,并采取一定节能技术实践后,水场的压力和供水量等会逐渐与系统原设计参数发生偏离,有可能导致水泵的运行环境与设备不匹配,反而使水泵供电能耗增加。此时若要达到整体的节能效果,就需要对供水系统中偏离设计参数的叶轮进行适当的切削改造,以此保证供水流量和压力处于水泵运行的最佳状态范围内,进而达到节能的预期效果。通常情况下,通过部分水泵叶轮切削改造,可以实现节能1O%~15%左右。


需要注意的是,水泵叶轮切削改造技术应用的过程中,由于以较低效区工况点向高效区工况点转移为直接目的,而水泵特性曲线和管路特性曲线是决定水泵运行工况的主要因素,所以在部分水泵叶轮切削改造技术实质上就是对两种曲线进行改变的过程。


前者目前主要依靠变速运行和变径调节实现,这说明变频器在水泵电机调速的过程中应用具有较强的节能效果;后者主要通过增加管网压力、调整局部水力损失实现,此种节能技术虽然可以实现工况点的理想位移,但在实际操作的过程中,部分压力并未有效做功,所以节能的效果相比前者较不理想,所以在实际条件允许的情况下,应用节能技术的过程中,要尽可能从前者角度出发,切削前后流量的比值与叶轮外径的实际比值相同。


3.增加调速装置技术

变级、电磁、变频、调压、液力耦合器等多类型的调速装置在供水系统水泵节能中应用,均可以实现保持原有供水管路曲线特征的前提下,改变水泵性能曲线,进而实现节能的效果,此项节能技术应用的原理与部分水泵叶轮切削改造技术的节能原理基本一致,只是采用的具体节能方式有所调整,其建立在改变转速的基础上。


例如,在节能的过程中,选用永磁磁力耦合调速驱动器对转速进行调整,将该调速装置的铜转子结构、永磁转子结构分别安装于水泵的发动机轴和水泵负载转轴上,在前者受发动机带动运转的过程中,会与后者产生相对运动关系,相对运动过程中会在交变磁场作用下生成涡流,进而形成感应磁场,推动磁转子按照相同的方向转动,转动的过程中,必然对负载侧输出轴产生一定的扭矩,扭矩的大小与铜转子结构、永磁转子结构安装的间距具有密切的关系,进而实现对整体转速的调整。


此类节能技术在应用的过程中,不仅可以获得较显著的节能效果,而且由于应用的调速装置通常使用寿命较长,结构较简单,所以在使用的过程中,对后期维护的依赖性较低,对保证供水系统整体运行状态的稳定性具有积极的作用。


供水系统中应用水泵节能技术的选择


上文中阐述的三种水泵节能技术,在供水系统中均得到较广泛的应用,而且目前相关技术都得到了有效的深化,这就引发了在供水系统应用水泵节能技术的过程中,应该如何选择的新问题。笔者认为,在进行应用选择的过程中,主要考虑以下几个方面:


(1)供水流量压力等工况在设计和应用的过程中,如果会产生规律性的变化,建立在调整转速基础上的变频改造技术应用的效果较为理想,但在工况运行较稳定的情况下如果继续应用此技术,虽然在提升水泵运行效率,降低水泵能耗方面会产生一定的作用,但改造成本和后期维护成本均会大幅的提高,所以受实际条件及成本控制的约束性较强。


(2)在供水系统工况运行稳定,并且运行工况不超出设计工况范围1/5的情况下,采用部分叶轮切削技术的应用可以达到较好的节能效果,但在工况超出此范围的情况下,如继续应用此技术,可能会对供水系统整体的运行效率产生影响,所以不宜选用。


(3)随着新型高效水设计水平的不断提升,新型高效水泵相比传统水泵在运行效率方面的优越性越来越明显,但相比西方发达国家我国仍存在一定的差距,所以要提升供水系统水泵的节能效果,应有意识的采用新型高效水泵替换技术。


(4)随着变频技术的不断完善,在条件允许的情况下,在水泵系统中合理的应用变频器,也是水泵节能途径的较好选择,据相关统计数据显示,变频器的合理应用,可以实现水泵节能20%~30%。


结语

通过上述分析可以发现,现阶段人们已经认识到优化供水系统中水泵的节能效果,对减少电能损耗,提升水泵利用效率,优化供水系统整体供水质量的重要性,并在实践中有意识的结合供水系统中水泵的运行原理,对水泵节能技术进行探索,这既是水泵性能优化的重要途径,又是供水系统节能环保水平提升的体现。

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