水泵节能技术

水泵节能技术

一、水泵节能的必要性或意义

水泵是我国工农业生产中最主要的耗能设备之一，广泛应用于生

产生活的各个方面，据统计现现阶段水泵的耗电量大致占到全国发电

总量的20%,由此可见提高水泵的效率、降低水泵能耗对我国节能工

作有着重要的意义。但是在现阶段，我国的水泵效率普遍比较低，尤

其是和一些发达国家相比，水泵效率更是要低很多。随着水泵发展对

水泵节能的要求越来越高，现在已经有很多水泵设计单位和水泵生产

厂家已经开始在水泵的节能建设上有所认识，开始加入投入在水泵的

节能建设方面，但在水泵的节能建设过程中仍然存在着一些问题，制

约了水泵节能建设的发展。如何才能高效地提高水泵节能技术，这已

经是摆在我们面前的一个非常紧迫的问题。

水泵运行高能耗原因分析一四大因素

1、设计因素

a设计任务书不明确，负荷计算往大的靠；

b滥用单位负荷指标估算，造成“一大三大”的后果;

c安全系数层层加码；

d对复杂水路系统水泵参数计算或组合配置错误；

2、施工因素

a堵气现象;

b水力不平衡；

c有堵塞现象；

3、材质因素

a阀门关闭不严；

b水泵效率不高；

4、运维因素

a水泵主机运行组合错误；

b系统维护不良，有跑、漏、堵塞现象

具体体现在以下六个当面：

1、水泵和管道不相匹配，〃大马拉小车现象〃严重，水泵处于〃大

流量、低效率、高功耗〃的不利工况运行；

2、对复杂系统，水泵并联或串联运行配置不合理，增加水送能

耗；

3、管路因设计、施工或运行原因导致局部阻力偏高的不正常现

象，增加了水送能耗；

4、回路漏渗、水流旁通，增加无效流量，增加水泵能耗；

5、系统回路阻力严重不平衡，增加主机能耗和水泵能耗；

6、水泵质量偏差，效率偏低，增加能耗。

三、现阶段的节能技术

（一）、“3+1”流体输送高效节能技术（3个核心1个重点）

1、技术理念：针对目前循环水系统普遍存在“大流量、低

效率、高能耗”的状况，“3+1”流体输送高效节能技术利用精密的

仪器和先进的检测技术，检测系统当前运行的工况参数和相关

的设备参数，分析系统存在高能耗的原因，准确找到设备与流

体输送相匹配的最佳工况点，并提出最佳方案，整改系统存在

的不利因素，采用高效节能泵替换低效泵或更换高效节能的三

元流叶轮，从而消除因系统配置不合理引起的高能耗，提高流

体输送效率。对负荷变化较大的系统，安装必要的自动控制系

统，降低因负荷变化大引起的高能耗，标本兼治，达到系统、

彻底和最佳的节能效果。

2、技术体现:

・核心1:高效节能水泵的设计与制造技术

采用三元理论对水力模型及流道进行变分有限元三元

流动分析，采用CFD分析和试验研究，对水力模型进行筛选和

修正，已开发多个国内领先，覆盖离心泵、混流泵和轴流泵的

高效水力模型。

水力部件全部采用精密铸造，提高表面质量和型线尺寸精度；

中、大型叶轮采用焊接工艺，其中"片为模锻或数控加工。

转子部件精细加工，提高零件尺寸精度，减少密封间隙。

过流部件表面喷涂特殊涂料，提高表面光洁度。

・核心2:泵系统数据采集、诊断分析和优化改造技术

•水泵系统设计与设备选型；

•水泵的性能试验、考核试验和鉴定性试验；

(-)变频调速节能技术

1、工作原理：根据系统的工艺要求，通过实时检测系统运行参

数(包括压力、流量、温度等)，调整电动机的电源输入频率，

改变电机的转速，控制电动机的输入功率，实现“所供即所

需变速节能，由水泵工作原理可知，流量与转速的一次方成

正比，扬程与转速的平方成正比，功率与转速的立方成正比，

如果水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速可成比例

的下降，而此时功率成立方关系下降。例如：一台水泵电机功

率为200kW,当转速下降到原转速的80%时，其耗电量为

102.4kW,省电48.8%。

功率因数补偿节能

无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因

数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线

路当中，设备使用效率低下，浪费严重。使用变频调速装置后，

由于变频器内部滤波电容的作用，功率因数很高，从而减少了

无功损耗，增加了电网的有功功率。软启动节能

电机一般为直接启动或Y/D启动，启动电流等于4〜7倍

额定电流，这不但要求电网容量高，而且启动时会对设备和电

网造成严重的冲击，影响使用寿命。使用变频装置后，利用变

频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额

定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设

备的使用寿命。

2、变频调速节能技术一技术特点

（1）、采用闭式（或开式）变频控制技术，由能耗优化模块、

智能控制系统、变频控制系统、远程监控制系统等组成，实时

监控泵系统工艺参数并与目标值比较，自寻优给出满足工艺要

求且实时电耗最低的运行匹配和调速策略，实行最优运行调度

方案，达到最佳节能效果。

（2）、采用国内名优变频器和电气元件，性能稳定，设备运行

安全可靠。

（3）、自动寻优功能。自寻优给出满足工艺要求且实时能耗最

低的运行搭配和调速策略，实行最优运行调度方案，调节及时、

平稳、准确。

（4）、实时计量运行功率，累计电量和运行时间，精确掌握能

耗情况及节电量。

（5）、实时监测变频器的工作状态、系统运行参数、电流、电

压的超标报警以及欠压、短路等保护功能。实时监控泵系统设

备振动、轴承温度等，进行故障诊断，确保系统安全运行。

（6）、手动/自动操作，人机界面友好，触摸操作，防反光，可

在恶劣环境下运作。

3、应用范围

适用于流量不稳定，变化频繁且幅度较大以及管路损失占总扬

程比例较大的供水系统。

不适用于流量较稳定，工况点单一以及静扬程占总扬程比例较

大的供水系统。

4、水泵变频调速应用的注意事项。

水泵调速一般是减速问题。当采用变频调速时，原来按工频

状态设计的泵与电机的运行参数均发生了较大的变化，另外如

管路特性曲线、与调速泵并列运行的定速泵等因素，都会对调

速的范围产生一定影响。超范围调速则难以实现节能的目的。

因此，变频调速不可能无限制调速。一般认为，变频调速不宜

低于额定转速50%,最好处于75%〜100%,并应结合实际经

计算确定。

四、水泵技能技术发展趋势

节能减排现已成中国经济开展规划大纲的首要内容特别对电

力、钢铁、有色、石油化工、水处置等工业范畴高耗能提出了愈加严

厉的减排方针。水泵作为工业中心流体运送设备占有着耗能的首要有

些，现已成为节能作业首要需处置的疑问。对发展农用水泵的要求

是提高效率、降低能耗和充分利用自然能源。用一台大泵代替多台小

泵可提高机组效率、节约材料、降低能耗和工程造价，且便于实现自

动化管理。因此，各种大型轴流泵和混流泵发展较快，最大叶轮直径

分别达到4.6米和6.2米，配套功率最高达1.25万千瓦，混流