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摘 要：在自备电厂中，离心式水泵是一个重要大型设备，也是高耗能设备，通过电动机带动叶轮的旋转，将管道水输送至凝汽器，在季节、水温、机组负荷变化下，循环水泵出力也会发生变化。基于此，本文主要分析了电厂离心式水泵节能改造技术探析及应用实例。
关键词：离心式水泵;节能;叶轮;车削;变频
中图分类号：TH311 文献标志码：A
引言
作为工业和农业等产业生产中使用频率最高的水泵类型，离心式水泵是整个机组顺利运作的核心和关键所在，同时也是这部分产业日常生产作业所需的重要工具。因此，相关工作人员就要充分重视离心水泵的故障维修和日常维护工作，定期对离心水泵的各结构与部件进行有效的检修与维护，与此同时，需要重视离心式水泵节能改造，改造后的节能水泵在满足生产运行的前提下，大幅提高了设备的工作效率，降低了电耗，为企业节能减排、挖潜增效做出巨大贡献，经济效益显著。
1离心水泵工作原理概述
离心水泵的主要工作原理是对其内部水资源进行离心运动处理，以抽水机的形式来进行水资源的运输与传送，其运作的第一步是将离心水泵内部灌满水，利用水泵内部的旋转叶轮来带动所需运输的水进行高速的旋转，使离心水泵的内部运输环境产生达标的机械离心力，从而将所需运输的水资源向出口甩出，同时在水资源入口转轴附近同步形成一个低压区域，引导外界的蓄水资源进入到离心水泵内，以此来达到循环往复的抽水与输水效果。在离心水泵的工作结构中，电机和叶轮是其正常与顺利运作的关键性因素，直接关系到了离心水泵作业的安全性与实际效率，因此，相关工作人员在日常排查离心水泵故障的过程中，就要重点关注这两个部位的性能和损耗，切实保障离心水泵的基础动力支撑和整体稳定运行。除此之外，相关工作人员在定期检查的过程中还要观察和检测离心水泵的钢结构是否能够承受水泵运作所带来的水压和内部冲击，可以采用相应的机械检测设备来测试离心水泵各部件和整体结构的刚度与强度，以此来保证离心水泵内部各结构和部件的运作性能[1]。
2节能改造技术选择
常用的降低离心式水泵出力性能的方法如下。a.调节水泵出口隔离门的开度，这种调节方法简单，但隔离门在部分开度情况下，节流损失较大，节能效果差。b.加装电机变频器或永磁调速的技术，通过调节电机转速来达到水泵出力的调节。但该技术经济投资大、技术复杂、维护成本高。一般变频器和永磁调速器的费用高达几十万元甚至上百万元，再加上后续的维护检修成本，投资更大c.车削叶轮外径。利用离心式水泵叶轮在最大允许车削量范围内，相应工况点效率基本不变的特性，适量切削叶轮外径，降低泵轴、电机功率消耗及出口扬程、流量等技术参数。由于冷却水泵扬程、流量富余量较大，经调研论证可通过加工车削水泵叶轮的方式，降低水泵扬程和出力，来达到节能、降噪、安全运行的效果[2]。
3电厂离心式水泵节能改造应用
3.1选用优质材料
选用适合的材料是保证水泵产品质量的基础。作为液体输送工具，水泵及其管道设计必须慎重考虑选材问题，绝不能马虎大意。水泵产品在日常生产生活中被频繁的使用，需要经受液体无数次的冲刷，选材好坏关系到使用寿命的长短，水泵运行过程中必须确保自身封闭性良好，不会出现液体泄漏问题。同时，要具有较强的抗腐蚀能力，并足够安全环保，不会为人体健康和自然环境造成危害。以水泵管道材料为例，水泵管道材料选择首先要考虑封闭性是否良好。管道需要靠管内外压力形成液体流通，只有满足封闭性要求才能确保畅通流动。在此基础上，还需要考虑管道材料的耐腐蚀性，是否能经受液体经年累月的冲刷。如果选用橡胶材料，虽然短期内具有较好的抗腐蚀性表现，但长期使用会出现被液体腐蚀烂掉的问题，不仅影响水泵的正常运转，还可能导致环境安全问题。因此，水泵设计制造需要借鉴国内外先进的材料技术，研发出更好的水泵制造材料，提升水泵产品的质量稳定性[3]。
3.2应用变频调速改造方式
水泵是供水行业主要设备，水泵工频恒速运行时，通常是通过控制水泵出水阀开度调节流量，但频繁调节阀门会引起大量的节流损失，增加能耗降低效率。为了节能降耗，提出通过调频调速的方式，实现水泵水量调节。变频器主要以“交—直—交”方式工作，通过整流逆变输出可控制的电压和频率，并传输给电机。变频调速改造的原理为借助装置作用来变换输入交流电，变换后，交流电的幅值、频率都会发生变化，在输入交流电动机后，即可完成变速。利用变频器，可以改变电机转速、电源频率。应用变频调速改造法，可以完成平顺无级调速，精度和分辨率都非常理想，同时，其调速效率较高，涉及范围广，能够有效减小输电线路、变压器容量，将其应用在循环水泵中，可以减小线路能量损耗。在具体改造上，可以利用了智能控制设备，包括新增变频调速设备、传感器、PLC等，实现了监控、调节、输出的智能化，实现按需高效供水，有效降低了系统能耗[4]。
3.3加强水泵设计优化
水泵设计过程中，需要对设计成果进行试验，认真考核设计方案的科学性和可行性，确保设计方案达到最佳的效果。以叶轮设计为例，叶轮是水泵的心脏，叶轮设计对水泵产品质量具有关键性的影响，高质量的叶轮是水泵连续稳定运行的基础。如果水泵叶轮存在设计缺陷或质量问题，必然导致水泵的运行稳定性大受影响。因此，做好水泵叶轮的设计优化至关重要。在叶轮优化方面，设计人员需要积极学习国外的成熟经验，引进先进的技术手段，应用科学的理念和技术武装头脑，才能切实提升水泵叶轮的设计水平[5]。在设计过程中，应利用计算机建立叶轮模型，对叶轮模型中使用的新技术进行精准预测试验，预判叶轮应用新技术的成果。结合试验结果对叶轮模型进行不断的改进和优化，确保叶轮灵敏度、置信度等指标达到设计要求。
3.4实现水泵节能循环控制
基于PLC技术的应用，在进行水泵循环设计过程中，应按照信号滤波的表述方式，将平流电转变为交流电，并记录每次数据发生变化的行为，通过控制信号电压值，实现对终端电压数据与信号的有效控制。并以获取的数据为依据，进行水泵在不同运行状态下能耗的分析[6]。假定输出的数据值较之前低，则可保留数据，倘若输出的数据值较之前高，则保留两组数据中数值较低的一组。通过调控数据，实现在不同满载状态下，对数据的控制，从而实现在终端对信息频率的有效控制。
结束语
由于离心水泵的运行环境具有较强的特殊性，其内部结构中含有大量的导电性物质，极易出现水压不稳和轴承温度过高等影响作业稳定与安全的问题。这就要求相关工作人员全面排查离心式水泵运作过程中的常见问题，全面整合离心式水泵的日常维护经验与效果规律，同时，需要重视节能改造技术，以此来全面保障离心水泵检修与维护工作的有效性，为离心水泵的使用与运作打好基础和保障。
参考文献：
[1]李忠阳.离心式水泵常见问题及故障维修的实践思考[J].中国新技术新产品，2019（22）：57-58.
[2]初彦廷.两端支撑轴向剖分式多级离心水泵常见故障及维修[J].装备维修技术，2020（2）：107.
[3]张震华，姜苏苏.浅谈离心式水泵工作原理及常见故障原因[J].南方农机，2014（4）：30-31.
[4]徐神海，刘莉，马利娟.水泵设计制造水平提升方法探讨[J].科技经济导刊，2019，27（1）：5.
[5]缪立彬，马丽雅.石油化工离心泵的故障分析及维护研究[J].中国石油和化工标準与质量，2014，（14）：239.
[6]张丰亮，宁满帅，于波.石油化工离心泵的故障及维护技术研究[J].装备维修技术，2019，（4）：84+192.
关键词：离心式水泵;节能;叶轮;车削;变频
中图分类号：TH311 文献标志码：A
引言
作为工业和农业等产业生产中使用频率最高的水泵类型，离心式水泵是整个机组顺利运作的核心和关键所在，同时也是这部分产业日常生产作业所需的重要工具。因此，相关工作人员就要充分重视离心水泵的故障维修和日常维护工作，定期对离心水泵的各结构与部件进行有效的检修与维护，与此同时，需要重视离心式水泵节能改造，改造后的节能水泵在满足生产运行的前提下，大幅提高了设备的工作效率，降低了电耗，为企业节能减排、挖潜增效做出巨大贡献，经济效益显著。
1离心水泵工作原理概述
离心水泵的主要工作原理是对其内部水资源进行离心运动处理，以抽水机的形式来进行水资源的运输与传送，其运作的第一步是将离心水泵内部灌满水，利用水泵内部的旋转叶轮来带动所需运输的水进行高速的旋转，使离心水泵的内部运输环境产生达标的机械离心力，从而将所需运输的水资源向出口甩出，同时在水资源入口转轴附近同步形成一个低压区域，引导外界的蓄水资源进入到离心水泵内，以此来达到循环往复的抽水与输水效果。在离心水泵的工作结构中，电机和叶轮是其正常与顺利运作的关键性因素，直接关系到了离心水泵作业的安全性与实际效率，因此，相关工作人员在日常排查离心水泵故障的过程中，就要重点关注这两个部位的性能和损耗，切实保障离心水泵的基础动力支撑和整体稳定运行。除此之外，相关工作人员在定期检查的过程中还要观察和检测离心水泵的钢结构是否能够承受水泵运作所带来的水压和内部冲击，可以采用相应的机械检测设备来测试离心水泵各部件和整体结构的刚度与强度，以此来保证离心水泵内部各结构和部件的运作性能[1]。
2节能改造技术选择
常用的降低离心式水泵出力性能的方法如下。a.调节水泵出口隔离门的开度，这种调节方法简单，但隔离门在部分开度情况下，节流损失较大，节能效果差。b.加装电机变频器或永磁调速的技术，通过调节电机转速来达到水泵出力的调节。但该技术经济投资大、技术复杂、维护成本高。一般变频器和永磁调速器的费用高达几十万元甚至上百万元，再加上后续的维护检修成本，投资更大c.车削叶轮外径。利用离心式水泵叶轮在最大允许车削量范围内，相应工况点效率基本不变的特性，适量切削叶轮外径，降低泵轴、电机功率消耗及出口扬程、流量等技术参数。由于冷却水泵扬程、流量富余量较大，经调研论证可通过加工车削水泵叶轮的方式，降低水泵扬程和出力，来达到节能、降噪、安全运行的效果[2]。
3电厂离心式水泵节能改造应用
3.1选用优质材料
选用适合的材料是保证水泵产品质量的基础。作为液体输送工具，水泵及其管道设计必须慎重考虑选材问题，绝不能马虎大意。水泵产品在日常生产生活中被频繁的使用，需要经受液体无数次的冲刷，选材好坏关系到使用寿命的长短，水泵运行过程中必须确保自身封闭性良好，不会出现液体泄漏问题。同时，要具有较强的抗腐蚀能力，并足够安全环保，不会为人体健康和自然环境造成危害。以水泵管道材料为例，水泵管道材料选择首先要考虑封闭性是否良好。管道需要靠管内外压力形成液体流通，只有满足封闭性要求才能确保畅通流动。在此基础上，还需要考虑管道材料的耐腐蚀性，是否能经受液体经年累月的冲刷。如果选用橡胶材料，虽然短期内具有较好的抗腐蚀性表现，但长期使用会出现被液体腐蚀烂掉的问题，不仅影响水泵的正常运转，还可能导致环境安全问题。因此，水泵设计制造需要借鉴国内外先进的材料技术，研发出更好的水泵制造材料，提升水泵产品的质量稳定性[3]。
3.2应用变频调速改造方式
水泵是供水行业主要设备，水泵工频恒速运行时，通常是通过控制水泵出水阀开度调节流量，但频繁调节阀门会引起大量的节流损失，增加能耗降低效率。为了节能降耗，提出通过调频调速的方式，实现水泵水量调节。变频器主要以“交—直—交”方式工作，通过整流逆变输出可控制的电压和频率，并传输给电机。变频调速改造的原理为借助装置作用来变换输入交流电，变换后，交流电的幅值、频率都会发生变化，在输入交流电动机后，即可完成变速。利用变频器，可以改变电机转速、电源频率。应用变频调速改造法，可以完成平顺无级调速，精度和分辨率都非常理想，同时，其调速效率较高，涉及范围广，能够有效减小输电线路、变压器容量，将其应用在循环水泵中，可以减小线路能量损耗。在具体改造上，可以利用了智能控制设备，包括新增变频调速设备、传感器、PLC等，实现了监控、调节、输出的智能化，实现按需高效供水，有效降低了系统能耗[4]。
3.3加强水泵设计优化
水泵设计过程中，需要对设计成果进行试验，认真考核设计方案的科学性和可行性，确保设计方案达到最佳的效果。以叶轮设计为例，叶轮是水泵的心脏，叶轮设计对水泵产品质量具有关键性的影响，高质量的叶轮是水泵连续稳定运行的基础。如果水泵叶轮存在设计缺陷或质量问题，必然导致水泵的运行稳定性大受影响。因此，做好水泵叶轮的设计优化至关重要。在叶轮优化方面，设计人员需要积极学习国外的成熟经验，引进先进的技术手段，应用科学的理念和技术武装头脑，才能切实提升水泵叶轮的设计水平[5]。在设计过程中，应利用计算机建立叶轮模型，对叶轮模型中使用的新技术进行精准预测试验，预判叶轮应用新技术的成果。结合试验结果对叶轮模型进行不断的改进和优化，确保叶轮灵敏度、置信度等指标达到设计要求。
3.4实现水泵节能循环控制
基于PLC技术的应用，在进行水泵循环设计过程中，应按照信号滤波的表述方式，将平流电转变为交流电，并记录每次数据发生变化的行为，通过控制信号电压值，实现对终端电压数据与信号的有效控制。并以获取的数据为依据，进行水泵在不同运行状态下能耗的分析[6]。假定输出的数据值较之前低，则可保留数据，倘若输出的数据值较之前高，则保留两组数据中数值较低的一组。通过调控数据，实现在不同满载状态下，对数据的控制，从而实现在终端对信息频率的有效控制。
结束语
由于离心水泵的运行环境具有较强的特殊性，其内部结构中含有大量的导电性物质，极易出现水压不稳和轴承温度过高等影响作业稳定与安全的问题。这就要求相关工作人员全面排查离心式水泵运作过程中的常见问题，全面整合离心式水泵的日常维护经验与效果规律，同时，需要重视节能改造技术，以此来全面保障离心水泵检修与维护工作的有效性，为离心水泵的使用与运作打好基础和保障。
参考文献：
[1]李忠阳.离心式水泵常见问题及故障维修的实践思考[J].中国新技术新产品，2019（22）：57-58.
[2]初彦廷.两端支撑轴向剖分式多级离心水泵常见故障及维修[J].装备维修技术，2020（2）：107.
[3]张震华，姜苏苏.浅谈离心式水泵工作原理及常见故障原因[J].南方农机，2014（4）：30-31.
[4]徐神海，刘莉，马利娟.水泵设计制造水平提升方法探讨[J].科技经济导刊，2019，27（1）：5.
[5]缪立彬，马丽雅.石油化工离心泵的故障分析及维护研究[J].中国石油和化工标準与质量，2014，（14）：239.
[6]张丰亮，宁满帅，于波.石油化工离心泵的故障及维护技术研究[J].装备维修技术，2019，（4）：84+192.