離心泵節(jié)能技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展

【亞洲泵網(wǎng)訊】2011－2016年中國潛水泵市場分析深度研究報(bào)告顯示，南水北調(diào)工程的建設(shè)將成為未來水泵市場的主要拉動力之一，預(yù)估十二五期間我國水泵行業(yè)的發(fā)展將達(dá)到一個小高峰，平均年增長率或超過20%。國內(nèi)流體機(jī)械專業(yè)機(jī)構(gòu)的研究也表明，世界范圍內(nèi)水泵的電力消耗占整個工業(yè)設(shè)備總消耗的25%左右，其中離心泵約占所有水泵電力消耗的50%。這樣看來，離心泵的發(fā)展如果能從節(jié)能高效的角度出發(fā)進(jìn)行規(guī)劃和引導(dǎo)，對加工制造業(yè)快速發(fā)展而又電力嚴(yán)重缺乏的中國來說，可以稱得上是一項(xiàng)具有巨大社會經(jīng)濟(jì)效益的舉措。因此，分析離心泵存在的問題，提出其節(jié)能技術(shù)途徑，是行業(yè)發(fā)展的重要課題。

離心泵節(jié)能技術(shù)（網(wǎng)絡(luò)配圖）

一、離心泵節(jié)能方面當(dāng)前存在的主要問題
（一）設(shè)計(jì)水平和理念的限制
現(xiàn)階段國內(nèi)離心泵的設(shè)計(jì)主要是沿襲傳統(tǒng)的模型換算法和速度系數(shù)法，這兩種設(shè)計(jì)方法主要是基于經(jīng)驗(yàn)，沒有在過去的設(shè)計(jì)水平上實(shí)現(xiàn)突破，效率上也無大的提升，再加上離心泵制造企業(yè)過多地考慮眼前的經(jīng)濟(jì)效益，離心泵的節(jié)能工作被忽視甚至被擱置。
另外，在離心泵的發(fā)展過程中，曾刮過一陣"全揚(yáng)程"風(fēng)。設(shè)計(jì)單位為了解決現(xiàn)場使用時出口閥門全打開后易出現(xiàn)的超功率、軸承發(fā)熱的問題，設(shè)計(jì)時趨向于"全揚(yáng)程"理念，即在離心泵的整個工況曲線上，揚(yáng)程均不超功，但實(shí)際使用的工況點(diǎn)并不在設(shè)計(jì)的高效區(qū)，造成資源的較大浪費(fèi)。
（二）節(jié)能理解的不全面
過去對離心泵節(jié)能的概念更多的是放在提高各項(xiàng)效率指標(biāo)上，其實(shí)這是對離心泵節(jié)能的誤解節(jié)能不是簡單的一個效率指標(biāo)，而是包含著對離心泵的可靠性、維修性、保障性、安全性、環(huán)境適應(yīng)性的改善，以及離心泵性能的穩(wěn)定性、壽命、對材料的利用率的提高。再具體到離心泵的使用環(huán)境，也需要有針對性地進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，比如離心泵的密封性能、水力性能以及離心泵的耐磨、耐高溫、耐腐蝕、耐汽蝕性能等，這些都要針對不同的環(huán)境、不用的用途進(jìn)行設(shè)計(jì)。
因此離心泵的節(jié)能研究是非常復(fù)雜的，不能片面地去理解節(jié)能的概念，而是要有一個全面整體的理解。
（三）選型的不合理
使用單位在采購離心泵時，往往將流量和揚(yáng)程的余量都放得很大，以最大限度地滿足自己的使用要求，這種選型明顯是不合理的，直接造成了離心泵在使用過程中，實(shí)際運(yùn)行效率遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)的最高效率，甚至額定工況點(diǎn)都不在高效區(qū)，不能充分有效地利用驅(qū)動能源如電機(jī)或柴油機(jī)的功率（即做很多無用功）。
（四）使用不當(dāng)
在使用過程中，由于使用單位的操作和養(yǎng)護(hù)不當(dāng)、維修不及時等，使離心泵在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)故障。如使用介質(zhì)清潔度差，含水草等纏繞物或其他異物進(jìn)入離心泵的葉輪內(nèi)；再如進(jìn)口管道內(nèi)未清理干凈，有焊渣、鐵塊等進(jìn)入流道，造成離心泵突然卡死、軸承發(fā)熱、密封燒壞等故障。還有一些使用單位，為適應(yīng)現(xiàn)場場地，管道設(shè)置不合理，水平方向和垂直方向距離遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)距離，彎道接頭多，造成管路的水力損失嚴(yán)重，遠(yuǎn)不符合初始設(shè)計(jì)時設(shè)定的管道裝置曲線要求。上述情況都易造成大量的能源浪費(fèi)。綜上所述，解決離心泵目前存在的設(shè)計(jì)、制造、選型、使用等問題，將使離心泵的節(jié)能技術(shù)在我國得到長足的發(fā)展成為必然。
離心泵的設(shè)計(jì)節(jié)能
離心泵的設(shè)計(jì)單位要盡量選用經(jīng)行業(yè)驗(yàn)證過的先進(jìn)軟件來設(shè)計(jì)水力模型，設(shè)計(jì)中不要糾結(jié)于片面的全揚(yáng)程理念，而要運(yùn)用先進(jìn)的流場分析等水力設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出合理的產(chǎn)品。比如在對引進(jìn)的俄羅斯產(chǎn)品進(jìn)行國產(chǎn)化設(shè)計(jì)、測繪時發(fā)現(xiàn)，俄羅斯十幾年前生產(chǎn)的離心泵，其水力設(shè)計(jì)就已經(jīng)達(dá)到了很先進(jìn)的水平，說明在設(shè)計(jì)理念上要具有前瞻性。在設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，要進(jìn)行離心泵的可靠性試驗(yàn)、產(chǎn)品的材料選擇試驗(yàn)，若用于潮濕霉變環(huán)境時，還要進(jìn)行耐鹽霧耐霉菌試驗(yàn)，從而提高離心泵產(chǎn)品的使用效率，達(dá)到節(jié)能目的。
針對不同環(huán)境，設(shè)計(jì)單位要選擇不同材料。如南海海水具有強(qiáng)烈的腐蝕性，該范圍內(nèi)使用的艦船用離心泵過流部件必須選用鎳鋁青銅等耐腐蝕性的材料，而東海海水含泥沙成分高，必須選用耐磨性高的高錳青銅等材質(zhì)。
近年來，各種新材料新工藝的應(yīng)用是推動離心泵技術(shù)發(fā)展的一個重要方面。離心泵的零部件及備附件采用了各種新材料新工藝，延長了泵在腐蝕性介質(zhì)中的使用壽命和可靠性，擴(kuò)展了離心泵的使用范圍。同時，在改善離心泵的流動特性、耐腐蝕性和耐磨性方面，涂覆技術(shù)和材料表面處理技術(shù)的應(yīng)用起到了相當(dāng)重要的作用，很好地提高了離心泵的環(huán)境適應(yīng)性。
不同的用途，選用不同特性的機(jī)械密封也很有講究。如艦船艙底用泵夏天所處溫度特別高，選用的密封件應(yīng)具備耐高溫抗老化特性；核潛艇用大潛深離心泵，承受背壓高，選用的橡膠件需具備高抗壓性能。
除此之外，由于機(jī)械密封是易損件，維修頻次相對其他零部件要高得多，修理時往往要把離心泵全部拆卸，有時現(xiàn)場空間受限可能還需破壞艙室結(jié)構(gòu)，工作量巨大。因此，保證機(jī)械密封工作可靠，延長機(jī)械密封的使用壽命非常重要。
在設(shè)計(jì)過程中，建議優(yōu)先選用實(shí)用新型專利產(chǎn)品CMZ型艦船泵用集裝式機(jī)械密封件，當(dāng)然，若可靠性和安全性要求特別高，還可以選用更先進(jìn)的自冷卻密封裝置，能大大降低故障率。
離心泵的設(shè)計(jì)除了水力性能及材料、機(jī)械密封的選用外，特別要注意振動和噪聲問題。近年來，減振降噪已經(jīng)成為整個國防事業(yè)特別是海軍總裝器材訂貨中至關(guān)重要的要求，因?yàn)樗眠\(yùn)行中振動和噪聲指標(biāo)的大小直接關(guān)系著軍艦在戰(zhàn)斗中被敵人檢測到信號的距離和概率，因此目前在這個領(lǐng)域，振動噪聲指標(biāo)不是說達(dá)到國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)即可。
而振動噪聲值與離心泵結(jié)構(gòu)、選材均有很密切的關(guān)系，要盡量設(shè)計(jì)成柔性聯(lián)接結(jié)構(gòu)，選用吸聲性能好的材料。
標(biāo)準(zhǔn)化是離心泵技術(shù)發(fā)展的一個重要趨勢。目前離心泵行業(yè)特別是艦船用離心泵，大多處于單件小批量生產(chǎn)狀態(tài)。究其原因，一方面是顧客至上的宗旨，造成了只要是用戶提出的要求，不管是否合理，哪怕現(xiàn)有產(chǎn)品中有可以調(diào)整選用的型號，企業(yè)仍按用戶要求量身定做；另一方面，為了提高企業(yè)1的市場競爭力，國內(nèi)離心泵的龍頭企業(yè)故意設(shè)置技術(shù)壁壘，將密封艙、泵體、導(dǎo)葉等設(shè)計(jì)成專用結(jié)構(gòu)。如此一來，不僅大大增加了設(shè)計(jì)和制造成本，還給售后維修服務(wù)增加了不必要的麻煩，經(jīng)常出現(xiàn)備件混亂、維修成本大幅上升的情況。
因此，實(shí)施離心泵零部件的標(biāo)準(zhǔn)化已經(jīng)迫在眉捷。實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化后的離心泵，只需要少數(shù)幾個專用零部件和通用零部件就可以構(gòu)成整個離心泵系列，從而可以降低生產(chǎn)成本，縮短交貨時間，減少零部件和備件的庫存，達(dá)到節(jié)能目的。這一點(diǎn)，從日本和意大利的離心泵只見固定編號不見零件名稱就可以證實(shí)了。
離心泵的制造節(jié)能
制造企業(yè)要制訂高于國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，改善鑄造工藝，想方設(shè)法減少水力損失。在制造過程中對各流程嚴(yán)格控制，采用先進(jìn)的三維蠟?zāi)？焖俪尚蛙浖删苣Ｐ?，提高過流部件的流道線型準(zhǔn)確度和內(nèi)腔光滑平整度，精心處理分型面、披縫處，以提高離心泵的水力性能，達(dá)到離心泵節(jié)能的目的。
設(shè)計(jì)和制造單位還要注重離心泵使用的現(xiàn)場技術(shù)培訓(xùn)，對離心泵的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、常見故障原因及處理方法進(jìn)行充分的宣講，將技術(shù)服務(wù)貫穿全過程，把對用戶出現(xiàn)問題后的補(bǔ)償服務(wù)前移到協(xié)助用戶正確選型，邀請用戶參與設(shè)計(jì)，企業(yè)和用戶聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)雙方共贏。
離心泵系統(tǒng)的節(jié)能
離心泵的連接附件配合
系統(tǒng)節(jié)能主要包括離心泵和電機(jī)或柴油機(jī)的連接、管網(wǎng)的設(shè)計(jì)、相關(guān)附件的連接和配合等。如管路接頭濾網(wǎng)的設(shè)置，應(yīng)遵循短、直、少的原則，盡量不設(shè)置節(jié)流裝置。電機(jī)或柴油機(jī)要選用低振動、低噪聲的產(chǎn)品，并根據(jù)泵的額定功率和效率配置最佳驅(qū)動功率，避免"大馬拉小車"或"小馬拉大車"泵組盡量采用隔振裝置柔性聯(lián)接。儀表板采用不銹鋼座連接。對需加裝自吸裝置以實(shí)現(xiàn)自吸功能的普通立式海水泵，安裝進(jìn)出口壓力表測壓管路時盡量用優(yōu)質(zhì)紫銅管，以減少系統(tǒng)運(yùn)行中的共振現(xiàn)象，使泵系統(tǒng)的每一部分都能發(fā)揮出自己最大的作用，從而提高離心泵系統(tǒng)的整體效率和使用壽命。
機(jī)電儀一體化發(fā)展
不論是中小型的船用泵等通用泵，還是大型的工業(yè)用泵，尤其是軍用產(chǎn)品，都在向機(jī)組、電控、儀表監(jiān)視一體化的方向不斷發(fā)展。如為遠(yuǎn)海作戰(zhàn)船研制的對外消防系統(tǒng)，如何將消防水炮、供水泵組、報(bào)警系統(tǒng)、監(jiān)測儀表等部分有機(jī)地連成一個功能整體？這就需要一個切實(shí)有效的電子控制系統(tǒng)來操縱駕馭。這樣的一體化功能，使離心泵產(chǎn)品更加高效、節(jié)能，使用維護(hù)更加方便，提高了產(chǎn)品的可靠性，延長了使用壽命，為用戶帶來更大的收益。
離心泵的使用節(jié)能
離心泵管路的合理布置
離心泵使用單位對使用環(huán)境的準(zhǔn)備，應(yīng)從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的角度綜合考慮。管道布置應(yīng)盡可能布置成直管，盡量減少管道中的附件和組件，盡最大可能縮小管道長度，必須轉(zhuǎn)彎處，彎曲半徑取管道直徑的3至5倍為宜，轉(zhuǎn)角最好大于90°，這樣可以最大限度減少管路損失。
良好的維護(hù)保養(yǎng)
使用單位要制定相應(yīng)的制度和流程，定期對離心泵系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)真的維護(hù)和保養(yǎng)。良好的維護(hù)可以使離心泵系統(tǒng)處在最佳的運(yùn)行狀態(tài)，并通過日常的維護(hù)和檢修及時發(fā)現(xiàn)存在的問題，及時進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)，延長離心泵系統(tǒng)的使用壽命。節(jié)約成本，也是一種良好的節(jié)能方式。