流體輸送節(jié)能水泵工作原理

流體輸送節(jié)能水泵為立式安裝，占地少、安裝方便;轉速低、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)同樣也會產生明顯的節(jié)能效益。

?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，目前國內泵生產廠商的許多產品還停留在一元流動設計的理論基礎上，即他們把葉輪內部流體的流態(tài)簡單地看成流體在彎曲管內的勻速流動，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，把葉輪內部的三元立體空間無限地分割,通過對葉輪流道內的各工作點的分析，建立起完整、真實的葉輪內流動的數(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?，葉輪前后蓋板是設計給定的，對于中間流道內的眾多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品升級的設計，也為全國范圍內的許多泵、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、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)能技術把葉輪內部的三元立體空間無限分割，通過對葉輪流道內的各工作點的分析，建立起完整、真實的葉輪內流動的數(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，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;配套電機為Y4504-4/315kW/10kV，生產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，轉速1480rpm，生產廠家為廣州白云水泵;配套電機為Y315M-4/380V/132kW/1480rpm，生產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，轉速1480rpm，生產廠家為上海凱泉;配套電機為Y315L-4/380V/185kW/1480rpm，生產廠家為江門江置電機廠。

技改內容: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，此項目投產運行后可節(jié)約資金2045萬元。

以上項目經濟效益好，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。

化工生產處理的物料()多數(shù)為流體，按工藝要求在各化工設備和機器之間輸送這些物料，是實現(xiàn)化工生產的重要環(huán)節(jié)。化工生產中物料的種類很多，被輸送流體的性質如密度、粘度、毒性、腐蝕性、易燃性與易爆性等各不相同，而且流體的，壓力從高真空到102MPa，每小時的輸送量從10-3m3到104m3以上,所以輸送流體所用的流體輸送機械有多種形式，制作材料也是多種多樣的。

當送料點的流體能位足夠高時，流體能夠按所要求的輸送量自行流至低能位的受料點，否則就需用流體輸送機械對流體補給能量。流體從輸送機械取得機械能，用來補償受料點和送料點間的能位差，并克服流體在管道或渠道內流動時所受到的流動阻力。由于流動阻力隨流速的增大而增大，因此要求流體輸送機械加給單位重量流體的機械能隨流速的增大而增加。

化工生產中，流體大都用密閉的管道輸送。為調節(jié)流量，改變流向以及實現(xiàn)流體的分流或合流，管道中裝有閥門、彎頭和三通等管件。管道和管件由碳鋼、鑄鐵、不銹鋼、銅、鋁和鉛等金屬材料或塑料、陶瓷、玻璃和石墨等非金屬材料制成，其中以碳鋼和鑄鐵應用最廣。