摘要：本文分析主要基于广州某水厂水泵组在实际生产中的管理和维护问题。水泵站是装设水泵机组、管道以及辅助设备的构筑物，而主机组包括电动机和水泵，是水泵站的主要设备。本文结合了笔者所在水厂送水泵站水泵机组的运行情况，在节能、管理方面对机组进行了分析。
关键词：离心泵、节能、维护管理
一、节能
城市供水的流程主要分为四步：取水—水处理—送水—用户，送水泵组承担着城市供水的重担。水泵运行消耗的电能是很大的，而城市居民对水量的生活需求基本上时刻都在变化着，处于水泵站的水泵实际运行时不一定恰好和设计的工况点一致，水泵长时间在偏离高效区间中运行，会造成电能的极大浪费，这种现象再水厂生产中普遍存在，要降低水厂的运行电耗，就需要提高水泵的运行效率，所以水泵能够满足管网供水压力的要求，安全运行，往往需要?改变水泵的流量、扬程等参数改变水泵性能或者改变管路特性来调节水泵的工况。
1、变速调节
安装可调速电机或者使用其他的调速设施，通过改变水泵的转速来改变水泵性能。离心泵运行的性能参数有：转速、扬程、轴功率、效率和必需汽蚀余量，一台离心泵在转速n确定的情况下运行，离心泵根据性能参数的关系可以得到离心泵的基本性能曲线。考虑水泵能耗问题，可以根据工况运行时，水泵的最高效率点确定转速。如图1所示，水泵运行的静扬程HST，管路系统特性曲线与Q-H曲线交点A1不在最高效率点A处，为了使水泵在最高效率点运行，可改变转速来满足要求。图1中KQ2为相似工况抛物线方程。
图1中表示变速后的曲线与管道系统特性曲线Q-H需的交点为B点，A、B两点工作工况相似，B点则为改变水泵转速的目标工作点，转速n2=（QB/QA）n1。
水泵调速可以节约电能，但水泵调速应注意调速范围。1、水泵机组的转子有自己固有的自振频率，当转子旋转出现的振动接近自振频率，水泵机组会发生共振，对于笔者水厂的单级离心泵，设计转速应为转子临界转速的75%-80%。2、水泵转速调高不宜超过额定转速的10%，水泵和电机转子的离心力若超过了材质的抗裂性能，会造成机械损伤。3、降低转速不宜超过额定转速的30%-50%，降速过大，效率会大大下降甚至不能正常工作。
2、切削叶轮
通过切削水泵叶轮外径，达到改变水泵性能。根据的水泵的切削律，将水泵叶轮沿外径切削掉一部分，水泵运行性能将按照一定的规律发生变化，Q1、H1、P1为叶轮切削后的流量、扬程和轴功率。
由公式Q1=(D1/D)*Q、H1=[(D1/D)2]*H和P1=[(D1/D)3]*P公式中看出，改变水泵叶轮直径，轴功率变化最大，如果切削合理，节能效果显著。
切削水泵叶轮可以改变水泵运行性能，根据实际需求获得相对理想的效果，但对于叶轮的切割量，不同的泵型应有对应的限制量，否则会破坏水泵原有的设计构造，效率大幅度降低，这根水泵的比转速有关，如表1所示。
表一 水泵叶轮外径允许切削量
3、采用改良型叶轮
笔者所在水厂送水泵站有6台32SA-10A型泵组，其设计扬程为75米，随着城市发展和供水情况的变化，要求我厂出厂水压力在0.45-0.58MPa，泵站水泵运行偏离高效区，造成电能损耗大，故水厂于2008年作出了综合改造方案，对其中2台水泵更换改良型叶轮，将水泵的运行点参数调整为:扬程H改为56m，流量Q改为8000m3/h（原流量为6300m3/h），效率η达到86.5%（原效率84%），改良型叶轮性能参数如表2.
表2 32SA-10A改性能参数
从表3数据得出，2台水泵更换改良型叶轮后，机组组合效率提高了2.53%，水量虽有所下降，但可以满足水厂设计水量，机组电耗下降了2.93KW·h/dam3，水厂每日送水量巨大，此改良方案大大的节约了成本，故水厂在接下来的两年时间里面，对剩余的4台32SA-10A型泵组也进行更换改良型叶轮，同样获得了很好的节能效果。
4、其他节能措施
4.1 减少离心泵内的各种损失，包括机械损失、流动损失和泄漏损失。特别是流动损失，若水泵叶轮和蜗壳与水接触的表面比较粗糙，则水的流动损失较为明显。针对这一点，笔者水厂采取的措施是：①水泵叶轮采用抗汽蚀能力强、使用寿命在十年以上的不锈钢材质。②在金属表面涂刷涂料，而超滑金属涂料在实际应用上取得的效果明显，故笔者所在水厂对送水泵站的6台离心泵的叶轮和上下泵壳都做了超滑金属涂料喷涂，并且达到了较好的节能目的。
4.2 送水泵站配置大小泵组并联运行。城镇用户对水量的需求在一日之内都会存在较大变化，例如白天和夜晚，当用户用水量减少时，参加并联运行的水泵出水流量降低，水泵的扬程通常低于额定扬程，此时水泵可能处于低效率区运行，此时可以采用水泵变速运行，提高机组运行效率，笔者所在水厂水泵机组不具备变频功能，但配备了大小泵供水，型号为24SA-10和SFWP80-600的2台小型离心泵，匹配6台32SA-10A较大型离心泵并联使用，即当供水量降低时，可以选择使用大小泵并联运行，此时泵组出水量满足用户用水量，并且水泵机组还处于高效率区运行，合理地节约了电能。需要注意的是，不同水泵并联运行，各台水泵的扬程应基本相等，否则扬程低的水泵不能发挥作用，甚至会引起反转。
二、水泵机组的使用和管理
水泵机组的正确启动、运行个停车是泵张输配水系统安全、经济供水的前提，对泵站水泵机组进行正确的管理和维护，是确保水厂安全供水的关键。
1、水泵的启动、运行和停车
水泵启动前，需要检查螺栓连接情况、轴承润滑油情况、手动盘车情况及压力表是否完好等情况。水泵启动时，检查压力表的读数是否升至水泵零流量是的空转扬程，确认水泵已经上压，方可打开阀门。运行中，需要检查各个仪表是否正常、稳定；检查填料环处运水情况；检查水泵与电机轴承及机壳的温度情况，需要注意，轴承温升一般不得超过周围温度35℃，最高不超过75℃；检查油环带油情况，并对水泵相关参数进行记录。停车时应先行关闭出水阀门再停车。
2、水泵机组运行状态下的振动分析
对运行中的水泵机组进行振动检测，可以有效地掌握机组的运行情况，我厂用于检测泵组振动情况使用的仪器型号是DH-5904巡检仪，对厂内8台送水泵组进行定期的巡检测振并做好振动记录，每台机组的振动记录的意义在于，在水泵机组运行了一段较长时间后，振动数据可用于分析机组的振动倾向，进而掌握机组的运行状态变化，起到有效的预防机组因为螺栓发生松动、轴承发生磨损等渐变因素引起的机械故障。
3、水泵的阀门管理
在水厂的实际生产中，水泵出水阀门普遍存在着漏水现象，阀门关闭不严，可造成大量水泄漏，浪费电能，漏水严重的可以造成停用中的水泵倒转，造成水泵的机械损伤。我厂在实际生产中，出水阀门选用重锤式液压蝶阀，具备失电保护功能。在2015年，送水5#机组出水阀门安装了止回阀，但是发现在机组停车的时候阀门受水锤冲击的影响比较大，停车瞬间阀门发出较大的冲击声响，且这样的冲击对水泵也会造成损害，故在以后更新止回阀时，应考虑优先选用微阻缓闭式止回阀，这样可以在开机的时候产生的水头损失减少，停车的时候控制关闭阀门的速度，可减轻管网中水锤的压力。
三、结语
笔者所在水厂在广州城市供水中担当着重要责任，而水泵站的运行需要做到经济运行，水厂通过提高水泵组的运行效率、做好泵组的运行维护管理，一致致力于实现企业目标。
论文作者:刘伟锋
论文发表刊物:《防护工程》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/21
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