節(jié)能水泵

?E·S流體三元流高效節(jié)能技術及高效節(jié)能水泵

節(jié)能水泵，固名思義就是能夠節(jié)省能耗的水泵，提高水泵本身的高效率運行從而使得能耗降低。例:普通水泵平均電耗為100度每小時，在相同的工況下節(jié)能水泵則為80度每小時或者更少。

三元流技術和變頻技術對水泵都可達到節(jié)能目的，只是變頻技術是在針對電機，根據(jù)用水負載的變化，來調(diào)整電機輸出功率;而三元流技術是針對葉輪，目的是提高葉輪的實際工作效率。對于變負載的水泵機組，要想充分節(jié)能，最好是兩項節(jié)能技術都實施，對于相對恒定負載的水泵機組，變頻技術就沒有用武之地，只能采用三元流節(jié)能技術。

節(jié)能水泵的理論基礎，是建立在吳仲華教授的"葉輪機械三元流動理論"上的，自七十年代電子計算機得到廣泛應用后，這一理論被廣泛地應用于航空燃氣輪機設計和發(fā)展。西方各大發(fā)動機制造公司和國際航空界稱之為"吳氏理論"或"吳氏方程"，在學術界,吳仲華教授被世界公認為葉輪機械三元流動理論的奠基人。1976年美國數(shù)十位泵專家合著的權威工具書《泵手冊》，把吳氏理論列為今后泵設計的最先進方法。我公司技術人員在吳氏理論的基礎上，提出了泵內(nèi)含射流-尾跡模型的三元流動計算方法，通過我們的具體實踐，應用這一方法設計的泵葉輪運行效率比以前有明顯提高。

眾所周知，目前國內(nèi)泵生產(chǎn)廠商的許多產(chǎn)品還停留在一元流動設計的理論基礎上，即他們把葉輪內(nèi)部流體的流態(tài)簡單地看成流體在彎曲管內(nèi)的勻速流動，通過這種方法對葉輪建立的數(shù)學模型無疑是很不真實的，對流體在葉輪內(nèi)部運動的反映也是很不準確的。因此，通過這一方法計算、設計的葉輪，其效率是很低的。七十年代后出現(xiàn)了泵設計的二元理論，這一理論的出現(xiàn)使泵葉輪設計理論得到發(fā)展完善。這一理論通過在一個曲面上的分析，把葉輪流道及流體流態(tài)做為變量來看待，使泵的葉輪設計比以前有了改善。設計合理，所以泵的效率得到了提高。

我們目前應用的"射流-尾跡三元流動"理論，把葉輪內(nèi)部的三元立體空間無限地分割,通過對葉輪流道內(nèi)的各工作點的分析，建立起完整、真實的葉輪內(nèi)流動的數(shù)學模型。通過這一方法，我們對葉輪流道分析可以做得最準確,反映流體的流場、壓力分布也最接近實際。葉輪出口為射流和尾跡(漩渦)的流動特征，在設計計算中得以體現(xiàn)。因此，我們設計的葉輪也就能更好地滿足工況要求，效率顯著提高，以下簡單介紹一下我們的計算方法:葉輪機械內(nèi)的完全三元流動，應用吳仲華教授創(chuàng)立的S1、S2，兩流面理論可以用不同方法求解，一種是流函數(shù)方法，這一方法在數(shù)學上嚴謹，但物理上不太直觀。另一種是直接計算流體流動速度的流面(或流線)迭代法，這一方法物理上比較直觀，反映問題更接近實際，因此我們現(xiàn)在設計泵葉輪，用的就是這種方法。泵葉輪內(nèi)部由兩個葉片、前后蓋板組成一個完整的空間流場，觀察者與葉輪同步旋轉(zhuǎn)看到的是與時間無關的定常相對流動，我們要求計算空間流場中任何一點的相對速度的大小及方向，從而建立我們的葉輪數(shù)學模型。在葉輪出口附近，我們還能計算出"尾跡"-脫離葉片表面的漩渦區(qū)的大小。在我們?yōu)橛脩籼峁┑母脑旆罩校~輪前后蓋板是設計給定的，對于中間流道內(nèi)的眾多S1流面而言，我們是先假定形狀，逐步迭代修正至計算收斂，從而得出最接近實際的準確設計，得到在用戶具體使用情況下，最合理的葉輪葉片曲線，滿足用戶對效率提升的要求。

以上介紹了我們的技術基礎，通過這種設計方法，我們已為多個泵廠家提供了產(chǎn)品升級的設計，也為全國范圍內(nèi)的許多泵、風機用戶提供了改造服務，均取得了十分理想的效果。

目前工礦企業(yè)流體介質(zhì)輸送系統(tǒng)、自來水輸送系統(tǒng)，特別是鋼鐵廠各類循環(huán)水系統(tǒng)普遍存在大流量、低效率、高能耗的狀況，采用E·S流體三元流高效節(jié)能技術，對系統(tǒng)進行節(jié)能改造和優(yōu)化。E·S高效節(jié)能水泵就是通過建立系統(tǒng)能量平衡測試與計算標準，從循環(huán)水泵組、管網(wǎng)、換熱設備、制冷設備、冷卻塔等各方面入手，進行系統(tǒng)能效分析，根據(jù)當前能效指標，結合生產(chǎn)工藝要求，按最佳運行工況參數(shù)為系統(tǒng)定制水泵，替換目前低效率運行的水泵，消除因系統(tǒng)配置不合理而引起的高能耗，以達到最佳節(jié)能的目的，一般節(jié)電率可達到20%。

E·S流體三元流高效節(jié)能技術把葉輪內(nèi)部的三元立體空間無限分割，通過對葉輪流道內(nèi)的各工作點的分析，建立起完整、真實的葉輪內(nèi)流動的數(shù)學模型，通過計算機CFD仿真設計出高效節(jié)能葉輪及水力模型。

高效節(jié)能泵顯著特點是葉片寬、輪轂少，阻尼系數(shù)低，流通量大。E·S流道三元流葉輪直徑減少，出口寬度增大，葉片邊向來流進口伸展，減少了進口損失。

由兩個單吸葉輪組合而成的三元流葉輪，采用相鄰葉片相互交錯的結構，使水流脈沖下降到揚程的±4%以內(nèi)，水流更加平穩(wěn)，效率更高，汽蝕余量更低。

河北龍鳳山鑄業(yè)有限公司1#高爐常壓熱循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能技改項目

河北峰峰礦區(qū)合信鋼鐵有限公司煉鐵高爐常壓循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能技改項目

1#:河北龍鳳山鑄業(yè)有限公司1#高爐常壓熱循環(huán)水系統(tǒng)泵站裝有3臺水泵，型號為500S98A，流量1858m/h，揚程84m。配套電機型號三臺為Y5003-6/10000V/630KW/989rpm，水泵運行方式為三臺并聯(lián)運行。

改造前與改造后的系統(tǒng)運行參數(shù)比較:

項目技改方案:

該項目采取定做3臺"天康泵業(yè)科技高效節(jié)能水泵"替換目前工作的3臺500S98A的水泵，運行2臺達可到目前3臺泵運行的參數(shù)，電機仍使用原電機，另1臺水泵作為備用泵，可節(jié)約開機時間和減少節(jié)流損失，提高系統(tǒng)的運行經(jīng)濟性，達到節(jié)能效果。

2#:峰峰礦區(qū)合信鋼鐵有限公司煉鐵高爐常壓循環(huán)水系統(tǒng)泵站裝有3臺水泵，型號為BOS350-510(I)(1#~3#)，1#~3#泵額定流量1493m3/h，額定揚程為62m，均為廣州白云水泵廠生產(chǎn);配套電機為Y4504-4/315kW/10kV，生產(chǎn)廠家為佳木斯電機廠。水泵運行方式為三臺并聯(lián)運行。

項目技改方案:定做3臺"天康泵業(yè)科技高效節(jié)能水泵"替換目前工作的3臺BOS350-510(I)型號水泵，并聯(lián)運行，二用一備，電機仍使用原電機。

改造前后系統(tǒng)運行參數(shù)比較:

3#:河北鋼鐵集團金鼎重工股份有限公司制氧循環(huán)水系統(tǒng)共有4臺循環(huán)水泵。水泵型號為BOS200-420(1-2#)，水泵額定流量630m/h，額定揚程52m，轉(zhuǎn)速1480rpm，生產(chǎn)廠家為廣州白云水泵;配套電機為Y315M-4/380V/132kW/1480rpm，生產(chǎn)廠家為江門江置電機廠。水泵型號為KQSN300-M9/445(3-4#)，水泵額定流量790m/h，額定揚程60m，轉(zhuǎn)速1480rpm，生產(chǎn)廠家為上海凱泉;配套電機為Y315L-4/380V/185kW/1480rpm，生產(chǎn)廠家為江門江置電機廠。

技改內(nèi)容:用量身定做的2套天康高效節(jié)能A1型水泵及其相關配件替換原有泵KQSN300-M9/445(3-4#)泵2臺及其相關部件。

項目建設年限:二個月---半年

2、合同模式

由服務方全額出資負責設備制造、運輸、安裝、調(diào)試及人員培訓工作，節(jié)能收益按比例、分年限收回投資。

3、節(jié)能效果

經(jīng)濟效益分析:河北龍鳳山鑄業(yè)有限公司1#高爐常壓熱循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能技改項目通過實際用電考核，原工況下三臺泵同時運行每小時總耗電1887.05KWh，而改造后，運行2臺泵就可達到原3臺泵的工作量，實際每小時耗電1118.82KWh，每小時節(jié)約用電768.23KWh，照此計算可一年節(jié)約663.75萬度，按電價0.58元計算，每年可節(jié)約電能價值384萬元，設備設計使用壽命20年，此項目投產(chǎn)運行后可節(jié)約資金7700萬元。

峰峰礦區(qū)合信鋼鐵有限公司高爐常壓熱循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能技改項目通過實際用電考核，原工況下二臺泵同時運行每小時總耗電600KWh，而改造后，運行2臺泵就達到原運行工作量，實際每小時耗電396 KWh ，每小時節(jié)約用電204KWh，照此計算可一年節(jié)約176.25萬度，按電價0.58元計算，每年可節(jié)約電能價值102萬元，設備設計使用壽命20年，此項目投產(chǎn)運行后可節(jié)約資金2045萬元。

以上項目經(jīng)濟效益好，社會效益同樣可觀，該項目促進節(jié)能減排的發(fā)展，符合兩型社會發(fā)展要求，具有很好的推廣價值，因此希望能得到各級政府職能部門的大力支持。

流體輸送節(jié)能水泵為立式安裝，占地少、安裝方便;轉(zhuǎn)速低、運行平穩(wěn)、噪音低、性能穩(wěn)定、使用壽命長;電機與泵采用同軸直聯(lián)驅(qū)動、效率高、零件少、重量輕;軸封為機械密封無泄漏。此種節(jié)能水泵為中央空調(diào)系統(tǒng)設計，但用于各種工業(yè)冷卻水系統(tǒng)和熱水供熱水循環(huán)系統(tǒng)同樣也會產(chǎn)生明顯的節(jié)能效益。