第一篇：循环水泵节能原理
循环水泵
今天给大家讲解的是壁挂炉内部的一个大件，水泵。希望大家都看过昨天发的预告，里面有很多值得大家看的内容，今天讲的，有些内容我会重新提出来，有的就不再说了，有兴趣的可以看看“瑞帝安”公众号下的历史消息。昨天的内容相当多，我们的培训资料上是五页半的内容，有不少的图表，都是来自水泵厂家的。如果说壁挂炉的热交换器是胃的话，水泵毫无疑问就得比喻成心脏了，循环水泵在系统中（采暖热水）的循环动力，克服系统管道中的沿程阻力和局部阻力，为了水的流动。壁挂炉系统中的循环水泵一般都是采用屏蔽泵，相对来讲噪音小，流量扬程配比比较合适。使用的循环泵基本上都是格兰富、威乐或者新沪，其他也有几家国产品牌，基本上用量不大，进口壁挂炉当中也有一点其他品牌，我记得有一个ASKOL（？）之类的。
现在的循环泵上提供的不仅仅是水泵的进水和出水接头，格兰富威乐和新沪都有水力集成的组件，在水泵上加了膨胀水箱、压力表、自动旁通、采暖安全阀、注水阀等接口，还有接板换的很多集成接口。特别是原装进口壁挂炉水泵基本上都是一家一个样子，电极部分一样，但是后面的塑料部分基本上都是不一样的。但是反观格兰富和威乐提供给国内的水泵产品大多都是标准版，说明我们的壁挂炉生产厂家太懒或者格兰富威乐他们太强势。事实上应该是一家一个产品是符合厂家利益的，不可互换性是欧洲已经走过的路子，我们也会走的，零配件的利润将来是很大的，售后服务的利润来自零配件的不可替换，大路货想挣点钱都难。现在欧洲已经不再使用（6月1号以后）普通的壁挂炉循环泵了，欧盟内部。他们都使用节能泵了。这个普通的水泵只会用于卖到欧盟以外国家的市场了，而且将来水泵上不能打CE标识了。普通的循环泵卖到国内来，是不是格兰富和威乐可以把一些非标准版的产品推给国内的一些大佬呢？例如小松鼠、万和、万家乐、海顿、戴纳斯蒂等？我觉得厂家和像格兰富李继伟这样的关键人物需要推动一下。
西屋康达空调～浙江～柴晓军：牛 顺便说一下，六月一号之后欧盟在壁挂炉上不使用普通屏蔽泵，而是只采用节能泵，节能泵确实是很节能的（但是价格死贵），我们冷凝炉上采用节能泵，整机耗电功率78W，我做说明书的时候以为老外写错了，发邮件问了两次，水泵在6-7米之间。现在威能好像有的产品用节能泵。瑞帝安的冷凝产品全部采用节能泵，为了和欧洲同步冷凝产品。单是这个水泵和普通水泵相比，成本增加了600多块钱。还是很贵的，冷凝产品我们想试一试。其他普通产品还是威乐和格兰富，但是瑞帝安从六月一号以后出口到中国的产品全部采用格兰富，不再使用威乐。原因你懂的（其实格兰富更贵）。向下的是水泵的特性曲线，现在壁挂炉内部常用的UP15-5（18-24-28千瓦）,15-6（32千瓦）和UP15-7（用的不多），瑞帝安18千瓦用的5米，24用的6米，其他全部7米。水泵特性曲线趋势都是一样的，起点不一样。向上的是系统特性曲线，取决于系统的外部阻力。他们的交叉点就是水泵的工作点
成都大金安美--叶新民：@李伟瑞帝安北京 辛苦李总，讲述非常专业，透彻，细腻。
焦儿„：@李伟瑞帝安北京：好 密闭系统的系统曲线起点从0,0点开始，开式系统的系统特性曲线在（X,0)上为起点。对于系统曲线来讲，流量降低一半，压头降至四分之一。
一堆公式大家看预告吧。而且水泵的曲线一半有三个（三档），格兰富和威乐新沪都是可以三档调速的。
水泵是通过调节转速来改变性能和能耗，水泵转速和流量是一次方关系，和扬程是二次方关系，和功率是三次方关系，也就意味着水泵转速降低一半，扬程为四分之一，功率为原来八分之一。前几天林大侠讲了不少内容，太多记不住，到是记住了为了满足国标关于地暖管流速的限制大于等于0.45m/s情况下，20管需要的流量是180升/小时，16管110还是105升/小时？@张保红@黄国仓查查规范的表，看看系统的沿程阻力是多少？
在等待的时候，我说一下水泵的并联和串联，以前没有混水和耦合罐时候大家都是为了怕壁挂炉水泵不够大，串联一个水泵也有并联一个水泵的，但是效果并不好，内容请参照讲解预告。
现在对于串联和并联有一个慨念就可以，基本上没有直接连接的。耦合罐和混水的使用使得系统的动压平衡变得完全不一样了。@申国强做了不少的实验。我最近也准备发两台炉子到格兰富的工厂实验室，验证一下不同系统阻力条件下，水泵曲线和系统曲线的交点变化，看看有什么特别的影响没有。现在地暖界一个观点（@郭春雨），地暖必须混水（同时还强调现在混水都不行，我也不知道什么样的混水行还是不行，但是我觉得可以用的就行）。我的观点是需要边界条件的。6-7个回路120-140平方米的完全没有必要使用混水，大于这个的需要混水加外置水泵。制约唯一的一点就是水泵不够大，天天扯温度和负荷和效率那些事情的完全不对，温度和负荷有关系吗？启停机频繁也就是因为水泵不够大，热量散发不出去引起的，140平方米7个回路，6米（最好7米）水泵完全没问题，有前提是 1.分水器离炉子近2.管子20不要超过85米，16不要超过75米，可以商榷 3.各回路长短均衡
@黄国仓@张保红，压力损失在哪里？其他人查查表，看看180和110升/销售时候管长85米和75米的压力损失？
说实话最让人受不了的是分水器上面还加一个流量计，干啥用啊？
系统太大肯定需要混水和外置泵的，这点我从来都是承认需要，甚至必须。各位做地暖的，160平方米不要外置泵的有没有？180平方米不用外置泵的有没有？效果怎么样？我觉得应该还是有的，至少还是可以热的。要和别人观点不一样是我觉得蛋炒饭要会做，到做好。舒适性是相对的，热和节能是硬道理。将来在讲到系统的时候，特别是地暖系统的时候我们在多家一些系统图和实例来阐明这个。也希望大家考虑一下，大师们讲的高大上的内容你用的上吗？我就觉得耦合罐简单实用，加个外置泵（UP25-80）的解决大问题，有很多耦合罐后面加个15-70的水泵，我就觉得可加可不加，@申国强@梅工@万和@老郭可以做点试验。刚才打电话张保红和黄国仓都不在办公室，哪位可以查一下地暖的标准，看看阻力是多少？
第二篇：循环水泵节能改造方法措施与案例
在石油、化工、冶金、医药、电力等行业都大量应用循环水泵，其耗电量不容小视。对循环水泵系统进行节能改造，对企业降耗增效具有很大经济价值。
我公司长期致力于水泵系统节能服务，改造了数十台循环水泵，有丰富的实践经验和体会，在此和大家交流、分享。
我们把水泵系统节能原理概括为一句话，就是“用高效水泵在高效点工作，降低管路损失尤其是降低或消除节流损失”。
这句话包含了高效水泵（水泵效率）、高效点、管路损失三个关键词，也是水泵系统节能的三个关键点。
（1）高效水泵（水泵效率）：要节能，水泵效率必须高。水泵效率高低首先取决于设计水平，其次取决于制造精度和质量；
（2）高效点：同一台水泵，在不同的流量点其效率是不同的，一般在额定工况附近效率最高，如果偏离额定工况较多，水泵额定效率即便很高，其实际运行效率也不高。
再延伸一点说，高效点还要考虑电机的负荷率和电机高效区，也就是说要使整个水泵系统总效率处于综合高效点。
（3）管路损失：管路损失要尽可能降低，尽量消除节流损失。
我们就是通过紧紧瞄准水泵效率、高效点、管路损失这三个关键点，对水泵实际运行工况进行科学分析和诊断，利用先进理论和科学方法，找出水泵系统存在的问题，有针对性地采取切实有效的措施，全面深入挖掘各项潜力，提高水泵额定效率、使水泵实际工作参数处于高效点、最大限度地降低管路损失，通过三方面的有机结合，实现节能目标，这就是我们 的节能原理。
我公司的具体节能措施有以下几点：
1、现场调研，正确诊断系统存在问题，有的放矢，精准确定设计参数。
2、凭借高超设计水平和节能理念，提高设计工况点的额定效率。广泛学习和利用三元流等先进设计理论，结合CFD流场分析和动态模拟，瞄准特定工作范围，借鉴优秀水利模型，采用先进CAD设计软件，最重要的是我们有经验丰富的高级设计师，将几十年的设计经验和体会融入其中，使设计的水泵及叶轮效率接近特定工况的极限值，用高效水泵或高效叶轮（三元流叶轮）替换旧泵或旧叶轮。
3、消除工况偏移造成的效率低下。
普通水泵都是系列化定型产品，用适当间隔的有限的规格参数，来满足千差万别的工况，不可能针对某厂具体需要参数来设计制造。
水泵产品型谱的有限性和实际生产工况参数千差万别的多样性，必然会造成水泵性能参数和实际生产工艺需求及管路实际阻力之间的不完全匹配，这就导致水泵偏离高效运行区间；由于各种原因造成水泵负荷的变化也会导致水泵偏离高效区；这都会导致效率低下，造成能源浪费。
我们根据具体情况，采取各种措施消除工况偏移状况，使水泵重回高效区工作。
4、量身定做，专门设计制造，消除无用功耗。
设计院在工程设计时，一般没有对每台水泵的流量需求、管道阻力进行精确计算，普遍采用类比估算，为了安全可靠相对比较保守。
淄博怡达节能服务公司针对客户实际工况需要，合理确定具体参数，精心设计专门适应于该实际工况的水泵，使水泵能力和实际负荷良好匹配，提高运行效率，实现节能目的。
5、多泵优化组合，系统整体优化：通过对电机、水泵、传动装置、调速装置、管网和工作装置整个系统进行匹配优化设计，合理调度实现经济运行，提高系统总效率，达到节能目的。
具体措施譬如：进行水泵合理配置，根据生产负荷变动进行节能运行调度，实现节能目的；提高电机运行效率等；合理分流、回流；水泵合理串并联运行等等。
6、采用调速节能技术（变频调速、永磁调速器调速、偶合器调速等）。变频调速是水泵系统目前应用最广泛的节能技术之一，已被大家普遍认识和接受，为水泵系统节能做出了很大贡献。但是应该认识到有些工况并不适用，并且变频器本身要耗电3—5%。
7、精密铸造，仔细打磨，从制造环节提高产品质量和精度，提高效率。
8、广泛收集提高水泵效率的最新研究成果和各种小改小革的成功经验以及各种“偏方”“秘方”，然后分析甄别，选择一部分投入大量资金进行试验验证，通过总结、应用积累了许多独特经验，提高了节能服务的技术水平。
要达到好的节能效果，需要根据不同情况针对性地采取不同节能技术，组合选用几种有效节能措施。
和大家分享淄博怡达节能服务公司近期几个案例，让大家对水泵节
能改造效果有一个大概了解（有兴趣的朋友可以从海川化工论坛搜索到更多我公司资料）。
1、某公司#qsn300-m9双吸泵更换我公司特制的高效叶轮后，在流量相同的情况下，水泵电机电流由280A降为230A，节能率达到17.8%
2、某公司# qsn250-m6双吸泵更换特制的高效叶轮后，在流量比原来还稍有增大的情况下，水泵电机电流由223A降为153.8A，节能率达到30%；
3、某化工公司#qsn250-m9双吸泵进行扩容改造，在阀门、管路系统相同的情况下，流量由490方/时增大到560方/时，且效率有显著提高。
4、某化工公司循环水泵 24SH-9B 流量2800方/时，扬程56米，电机560KW，原每小时耗电520度，更换我们高效叶轮后，在流量相同的情况下每小时耗电470度，节省50度。
5、某公司OS350-510B双吸泵更换我公司节能泵实现节能率15%
6、某公司10sh-6A水泵更换我公司节能泵，相同流量电流由145A降为105A,节能率27%。
用三元流高效叶轮替换法进行循环水泵节能改造的步骤与特点：
根据用户水泵实际运行工况．以完全满足用户实际运行需要为前提，根据射流——尾迹全三元流动理论，借助PCAD、CFD等设计软件，再融入高级工程师多年积累的丰富经验，综合优化，重新设计、制造加工可互换的高效率三元流叶轮，换装于原水泵壳体内即可，原设备基础、电机、管路等都不需要改动，施工简单快捷，项目实施安全方便，节能效果显著，可谓水泵节能改造的首选方案。
原创资料，谢绝同行引用
第三篇：水泵机械节能总结
1.改造背景
我司柳东、柳南、城中水厂于2006年将取水泵全部更换为KSB的OMEGA型单级双吸离心卧式清水泵，共11台。该批水泵的轴封形式全部选用填料密封，外接清水用于填料冷却及润滑（原水浊度高，水泵循环水不宜用于填料冷却及润滑）。
经过几年的使用，我们发现在使用过程中存在如下几个问题：
1.1轴封漏水大，填料压盖调整困难；
1.2更换填料需要拆除泵盖，增加维修人工及维修强度；
1.3填料切制合适与否受人为因素影响太大，密封质量不易控制；
1.4不锈钢轴套磨损大，更换成本高。
鉴于以上问题，我司认为有必要将KSB的OMEGA型取水泵的填料密封更换为机械密封，可在一定程度上降低水厂值班人员及水维部人员的工作强度及密度，也可在一定程度上达到节能降耗的目的。2.理论分析
机械密封与填料密封相比存在以下优缺点：
2.1优点：
2.1.1密封可靠，在长期运转中密封状态很稳定，泄露量很小，其泄露约为填料密封的1%。
2.1.2使用寿命长，在油，水介质中一般可达1～2年或更长。
2.1.3摩擦功率消耗小，其摩擦功率仅为填料密封的10%～50%。
2.1.4轴或轴套基本上不摩损。
2.1.5维修周期长.端面磨损后可自动补偿，一般情况下不需要经常性维修。
2.1.6抗震性好，对旋转轴的振动以及轴对密封腔的偏斜不敏感。
2.1.7适用范围广，机械密封能用于高温，低温，高压，真空，不同旋转频率，以及各种腐蚀介质和含磨粒介质的密封。
2.2缺点：
2.2.1结构较复杂，对加工要求高，成本较高。
2.2.2安装与更换比较麻烦，要求工人有一定的技术水平。
2.2.3发生偶然性事故时，处理较困难。3.改造过程
3.1机械密封的选型
根据OMEGA型水泵的结构及KSB厂家推荐，并考虑到我司维护人员的操作习惯，我司确定选用博格曼的BGM7型机械密封，该机械密封为单端面、非平衡型、任意旋向，密封端面采用碳化硅及石墨，具有应用广泛、互换性强、结构紧凑、性能可靠等优点，运行参数均符合我司水泵的运行工况。
3.2机械密封各配套零件的加工
3.2.1轴套加工
因原使用填料的轴套已有较大磨损，已不适用于机械密封，故需重新加工，材料选用304不锈钢。
3.2.2挡套加工
挡套用于定位位于轴套上的机械密封的不锈钢底座，材料选用304不锈钢。
3.2.3密封压盖加工
密封压盖用于放置并定位机械密封的静环，材料选用球墨铸铁。
3.3机械密封的安装
此次改造涉及水泵较多，而我司维护人员人手有限，故采取逐厂逐台的安装计划，整个改造耗时较长。但单台泵的改造则相对简单，其简略安装步骤如下：
3.3.1水泵本身结构不变。
3.3.2拆除原水泵填料函内的填料、分水环及填料压盖。
3.3.3拆除原水泵已磨损的轴套。
3.3.4依次安装轴套、挡套、机械密封及密封压盖。
3.3.5堵死原填料密封的冷却水入水口，机械密封冷却水改由密封压盖上的进水口接入。
从上可知，改造机械密封步骤简单，一台水泵的改造需时约1周（包括水泵解体、安装及调试）。其改造难点在于其密封端面安装时受力易崩裂，造成密封失效。
4.改造效果分析
4.1机械密封改造后使用情况
在机械密封改造完成并经历了约3个月的原水高浊过程后，我们发现：
4.1.1机械密封可靠性高，轴封处无泄漏，无需进行调整，降低了员工的工作强度。同时可靠的密封也有利于提高水泵的水力性能；
4..1.2运行平稳，水泵振动与填料密封相比相差不大；
4.1.3轴套无磨损。使用填料密封轴套易磨损，导致密封质量下降；
4.1.4机械密封在运行过程中要保持有冷却高压水，水压应在0.2MPa以上，除起冷却、润滑作用外，还可有效防止异物进入密封端面。
4.2节能效果分析
更换水泵的轴封形式，从原理上说仅避免（减少）了泵壳泄漏以及填料和泵轴套间磨擦所造成的能量损耗，节能效果并不明显。从水泵改造前后的取水单耗数据来看，其下降幅度在0.5%左右。
4.3改造的经济性分析
4.3.1机械密封改造的费用估算：
水泵改造机械密封需新增机械密封压盖、机械密封挡套、机械密封、不锈钢轴套，每台泵费用约需1.8万元。因配件为自制，故费用较低，如购买原厂配件，则费用更高。
4.3.2使用填料密封的成本及人工成本估算：
①每台水泵年更换外填料4次，材料费用约为240元；
②每次每台水泵每年更换填料的人工费用约为1120元；
③根据经验，每台水泵年更换轴套费用约为2667元；
④估算年费用4027元；则11台泵总费用44297元。
4.3.3使用机械密封的配件成本及人工成本估算：
根据机场加压站的机械密封使用经验来看，其机械密封更换周期约为3年，以3年为周期计算，每个机械密封的平均价格约为3000元/个，每次换2个机械密封；换算为年费用约为2000元；则11台取水泵估算年费用约为22000元。
4.3.4取水单耗下降0.5%所节约的电费估算：
据统计，柳东、柳南、城中三水厂的取水量约为6316万m3；
按三水厂年平均取水单耗78KWh/Km3，电费0.66元/KWh计算，得机械密封改造后的年节约电费16257.38元。计算可得年节约费用为 38554.38元，改造投资回收期为：19.8万元÷38554.38元/年=5.14年。
5.结论
此次各水厂取水泵的机械密封改造的经济效益从以上的估算来看并不明显，但改造的意义甚大，主要表现为：
5.1封的密封可靠性有效提高，有利于水泵水力性能提升；
5.2降低了员工的工作强度。因KSB泵的填料压盖呈喇叭型，易与泵壳挤死，造成员工在进行拆卸工作时存在很大困难，且易于形成安全隐患；
5.3大大减少了水泵的停泵检修次数，有利于保障供水生产。
第四篇：变频水泵工作原理
变频水泵的变频节能
由流体力学可知，P（功率）=Q（流量）╳
H（压力），流量Q与转速N的一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N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N可成比例的下降，而此时轴输出功率P成立方关系下降。即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。例如：一台水泵电机功率为55KW，当转速下降到原转速的4/5时，其耗电量为28.16KW，省电48.8％，当转速下降到原转速的1/2时，其耗电量为6.875KW，省电87.5％.变频水泵的功率因数补偿节能
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，由公式
P=S╳COSФ，Q=S╳SINФ，其中S－视在功率，P－有功功率，Q－无功功率，COSФ－功率因数，可知COSФ越大，有功功率P越大，普通水泵电机的功率因数在0.6-0.7之间，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，COSФ≈1，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。
变频水泵的软启动节能
由于电机为直接启动或Y/D启动，启动电流等于（4-7）倍额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后，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，延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。浅谈水泵选型及调速引言根据gbj13-86室外给水设计规范，取水泵站选泵设计时应考虑供水保证率达到90~99%[1]的最低原水水位和泵站供水规模的最大出水量。然而由于自然界的规律，我国冬季12~3月为河流的枯水期，届时江河水位最低，水泵所需的静扬程高，泵站供水量小，如图1、2中a点所示;7~9月夏季高峰供水时，江河水位由于丰水期的来临而上升，虽然泵站供水量增大了不少，但水泵的静扬程有所下降，如图1、2中b点所示。室外给水设计规范依据的最大供水量和最低水位这两个因素存在着明显的季节差异，同时出现的概率很小，照搬教条按规范设计的取水泵站的扬程和流量参数选择会非常不合理，造成泵站绝大部分时间的实际运行工况与设计参数存在较大的差别，运行能耗和基建投资的浪费较大[2]。但若只考虑正常年份的水位水量变化而不按规范要求设计，万一在夏季高峰供水时出现干旱，江河水位下降至最低，而此时供水量又要求最大;或冬季枯水期时由于某种特殊情况而需要最大供水量，如图1、2中c点所示，那么投资巨大的取水泵站将不能发挥应有的作用。水位、水量的变化以及存在问题以南京地区的长江水位变化为例，夏季丰水期平均高水位为9.50m(吴淞标高，下同)。冬季枯水期平均低水位为2.50m，而设计时考虑的极限低水位
1.42m，几乎很难出现。一年中供水量较大的时间集中在7、8、9月份，此时江河的水位较高，而低水位时的12、1、2、3月份需水量比较少。在很多场合，设计人员往往偏重考虑安全供水因素，一般都按规范要求进行选泵设计，即按供水保证率达到90~99%[1]的最低取水水位和泵站供水规模的最大出水量(图1、2中c点工况)设计。水厂反应池标高是恒定的，但江河水位随季节更迭而变化且幅度比较大时，水泵的静扬程也发生较大的变化。理想状态的设计认为可以做到仅靠调节水泵并联运行台数来适应实际运行中的流量、扬程的变化，如图1、2中a、b、c点所示。但据笔者调查大多数的取水泵站需要调节管路阀门的开度配合水泵并联运行台数的增减来适应流量及扬程的变化.如图3中a1，b1点所示，那么a1-a,b1-b之间剩余扬程的能量消耗在阀门上，长年累月能量的浪费是十分惊人的。
图1 江河枯/丰水期水位变化及冬/夏季源水泵站供水量变化1图2 江河枯/丰水期水位变化及冬/夏源水泵站供水量变化2图3 大多数泵站的实际工况曲线
因此按百年一遇(即供水保证率90~99%)的极限低水位和最大供水量来选择水泵的取水泵站肯定会出现闲置的水泵台数较多，水泵绝大部分时间不在工况点运行而需依靠关小阀门开度来调节。大量闲置的固定资产和日常运行的高能耗使取水泵站的经济性无从谈起。经济性水泵选型和调速设计的原则水泵额定数据是对应于水泵效率最高点的各项参数，在该点左右两侧不低于最高效率10%的一定范围内，都属于效率较高的区段[3]。最理想的设计方案应该是泵站的流量、扬程变化范围在所选水泵的高效区内，但实际上不一定能选择到满足理想条件的水泵。而且在工程实际中，经常遇到单台水泵的高效区无法覆盖泵站流量、扬程变化范围的情况，这时就需要依靠多台水泵并联运行来完成。水泵并联时按扬程不变，流量叠加的原理工作(如图4所示)。水泵q-h曲线变得越来越平缓，因而更适应流量变化比较大而扬程变化比较小的泵站。
图4 水泵并联工况图图5 水泵调速的特性变化与江河水位变化之管道特性曲线变化
江河水位的升高，表现在水泵静扬程的减少，管道特性曲线平行下移。此时工况点往往会移出水泵的高效区。如果能同时改变水泵转速，水泵特性曲线q-h同时平行下移，那么水泵特性曲线q-h和管路特性曲线这两族曲线就能在abcd(如图5所示)的区域内相交，在这块区域内的各个工况点上，无论是流量还是扬程，水泵都能适应它们的变化。从而充分利用了水位的势能，节省电耗。按水泵相似工况定律, 有:qn/ q0= nn/n0(1)hn/ h0=(nn/n0)2(2)pn/ p0=(nn/n0)3(3)式中:n0，q0，h0，p0分别为全速泵之转速，流量、扬程、功率。nn，qn，hn，pn分别为变速泵之转速，流量、扬程、功率。所以调速恰恰能弥补水泵并联运行时q-h曲线变得平缓而不能适应原水水位变化大但流量变化小的短处。从图1、2的两种情况可以看出，取水泵站的常规运行是在夏季高水位低扬程大水量的b点和冬季低水位高扬程小水量的a点及其区间里。则经济性选泵和调速原则的出发点可以分为两种1)以图1中b点为选泵的基准点，且水泵在b点运行适应位于其相应高效区的右侧，若b点水量是单台水泵是可以满足的，而a点及a-b之间区域的经济运行可以依靠降低水泵机组运行速度来解决;若b点水量必须数台泵并联运行才能达到时，则a点及a-b之间区域的经济运行可以用减少并联水泵台数[2]、降低水泵机组速度的组合方法来解决。(2)以图2中a点作为选泵的基准点，且水泵在a点运行适应位于其相应高效区的左侧，若a点水量是单台水泵可以满足的，则b点及a-b之间区域的经济运行可以依靠降低水泵机组运行速度来解决;若a点水量必须数台泵并联运行才能达到时，则b点及a-b之间区域的经济运行可以用减少并联水泵台数[2]、降低水泵机组速度的组合方法来解决。可靠性水泵选型和调速设计的对策根据gbj13-86的设计规范，取水泵站选泵设计时应考虑供水保证率达到90~99%的最低水位和泵站供水规模最大时的出水量，即图1、2中c点的要求。但正如本文前面分析所述，取水泵站由于自然界的规律而经常运行于a-b之间的区
域内，只有在夏季高温干旱或冬季出现特大供水量需求的特殊条件下，才会出现c点的情况，这就是源水泵站选泵设计的可靠性所在。水泵机组采用变频调速技术，并且在a-b之间正常运行区域内时均采用低于50hz的变频运行状态，按实际情况需要时将运行频率上调至55hz甚至更高一点的超工频运行状态，则根据式(1)、(2)、(3)的规律，可以满足c点的运行工况。需要注意的事项(1)电动机功率的匹配由于式(3)的关系，在采用调高频率进行超过额定转速运行时，必须对水泵和电动机的功率进行校核。因为水泵的轴功率是随着流量、扬程的变化而变化，水泵配置的电动机功率均按水泵单机运行的最大轴功率选择。由图4可见，两台水泵并联运行时的工况点f，其流量为q1+2，扬程为h2。折算到单台水泵时的扬程仍为h2，流量为q1，2。该流量小于单台水泵工作时的流量q1;其轴功率p1，2也小于单泵工作时的轴功率p1。多台水泵在并联运行时的功率更小于单泵运行时的功率[3]。所以在选配电动机时，其功率按常规配置就足够了。但应校核水泵在并联且调速运行时，其电动机的输出功率一般不小于75%的额定值。以保证调速状态下的电动机也处于高效区内。在多台水泵并联运行还不能满足最大流量最高扬程(即c点)的工况，而需要将频率调至55hz时按式
(3)pp=(55/50)3 p1=1.13 p1=1.331 p1(4)反之，p1=0.751 pp(5)所以当水泵并联运行时，可在电动机功率不超载的前提下，实现前述超速的安全运行。(2)水泵汽蚀余量的校核由于水泵的npsh(必需的汽蚀余量)在实行超速运行工况时，会随着转速的上升而上升，但水泵的安装高度是恒定的，c点的工况条件是最低水位时的最大流量，所以在为满足c点要求采取的对策时，npsh的校核是保证泵站安全运行的必备条件。(3)电动机功率因数当水泵并联运行时电动机处于轻载状态，其功率因数cosф有一定的下降，这可以通过电容补偿的方法来解决。在为实现c点运行要求而进行超速运行时，电动机功率会随着负载的加重而逐渐向满载甚至轻微超载的状态靠拢，功率因数也逐渐上升，就有可能出现功率因数过补偿而不经济的状况。但因为c点是非正常的极端情况，发生的机会很少，即使功率因数不经济也同样作为小概率事件可以忽略不计。(4)机械强度的考虑目前国内水泵、电动机的机械强度能满足上述小范围超速运行的需要。因为在为50hz的工况条件下生产水泵及电动机时，制造者仅需改变工艺参数设计而保持原有的机械结构不变。结束语当江河水位变化较大时，水泵静扬程变化也较大。冬季低水位时供水量小，夏季高水位时供水量大，这是自然界的规律。取水泵站选泵设计应分别根据实际情况按正常年份冬季水位水量和夏季水位水量来选取合适的泵型再配以变频调速，以确保泵站的高效运行，这才符合选泵和调速设计的经济性的要求;同时还应校核设计规范要求的在最低水位情况下，泵站能否满足最大供水量的要求，这是选泵和调速设计的可靠性所要求的。
参考文献[1] gbj13-86.室外给水设计规范.[2] 钱健,吴志成.自来水厂取水设计流量合理性的探讨.中国给水排水,2001(8).[3] 姜乃昌.水泵和泵站(第2版).北京:中国建筑工出版社,1987.
第五篇：浅谈循环水泵填料密封的改进
浅谈循环水泵填料密封的改进
随着石油化工和密封技术的发展，对流体动密封的密封性和可靠性要求更高、更严，而水泵的填料（盘根）密封系统存在着泄漏、磨损轴套，使用寿命短和能耗大等问题，水泵的密封对整个设备运转来说起着重要的作用，如水泵的密封系统泄漏将会严重影响到设备的正常运转。如何选择合适的水泵填料，减少泄漏率，降低成本呢？我车间有循环水泵8台，均采用普通盘根密封，经常出现泄漏，每年维护成本较大，我们利用5#，6# 循环水泵做试验，采用一种新型软填料（CMS-2000），通过多年来运行，确实做到了无泄漏，低维护量，并且能耗明显降低，取得了显著成效，现在我们在进一步探讨如何将此软填料推广运用到所有循环水泵上。
一、填料密封的工作机理
在机械行业中填料密封主要用作动密封，常用作离心泵、压缩机、真空泵、搅拌机的转轴密封。在填料密封的设计选择上，我们主要以机械设备的工作条件作为主要考虑因素。选择填料时我们主要看是否具备这几个条件：有一定的塑性，在压紧力作用下能否产生一定的径向力并与紧密轴接触；是否有足够的化学稳定性，不污染介质，填料不被介质泡胀，填料中的浸渍剂不被介质溶解，填料本身不腐蚀密封面；填料是否自润滑性能良好，耐磨，摩擦系数小；轴存在少量偏移时，填料是否有足够的浮动弹性；制造是否简单、填装方便。
因此，我们需要经常对填料的压紧程度进行调节，使填料中的润滑剂在运行一段时间而有所流失之后，再挤出一些润滑剂，同时补偿填料因体积变化所造成的压紧力松弛。当然这样经常挤压填料，最后将使浸渍剂枯竭，所以定期更换填料是必要的。此外，为了维持液膜和带走摩擦热，有意让填料处有少量泄漏也是必要的。
二、盘根填料在水泵使用中存在的问题
水泵的轴封一般采用油浸石棉盘根或油浸棉纱盘根。油浸石棉盘根具有耐热性、柔软性好、强度高等优点，但它也有致命的缺点：编结后表面粗糙、摩擦系数大、有渗漏现象，另外使用久了浸入的润滑剂容易流失。浸油棉纱盘根在水中长期浸泡会变得很硬，而且由于膨胀系数大，摩擦力较大。在实际生产中，经常出现这样的状况：新修好的设备，开始运行时轴封状况良好，但用不了多久，泄漏量便不断增加，调整压盖和更换填料的工作也逐渐频繁，运转不到一个周期，轴套就已磨损成花瓶状，严重时还会出现轴套磨断，并且水封环后面更换不到的盘根均已腐烂，无法起到密封作用。
我们在用盘根填料，发现其具有3个缺点：
1、盘根填料与轴直接接触，且相对转动，造成轴与轴套的磨损，所以必须定期或不定期更换轴套。
2、为了使盘根与轴或轴套间产生的摩擦热及时散掉，盘根密封必须保持一定量的泄漏，而且不易控制。
3、盘根与轴或轴套间的摩擦，造成电机有效功率降低，消耗电能，有时甚至达到5％－10％的惊人比例。也就是说：从填料密封的原理来看，流体在密封腔内可泄漏的通道有三处：其一是流体穿透纤维材料造成泄漏；其二是从填料与填料箱体之间泄漏；其三是从填料与轴表面之间泄漏。因此防止水泵泄漏最为关键的措施是：合理选择密封填料，设计合理的密封腔体，调整适当的密封压紧力。
三、组合软填料密封的设计
CMS2000填料填补了这些缺点，有着盘根无法比拟的优势，填料腔体内填充的是一种优良的密封软材料，它耐热－18℃－200℃，最大压力0.7Mpa，最大线速度8m/s，耐腐蚀性强，适用介质PH值范围4－13，主要适用于水介质。这种软填料状态为胶泥状，摩擦系数低、混合体之间分子吸引力小。
1、材料组成
黑色CMS2000由纯合成的KEVLAR纤维、高纯度的石墨、PTFE、有机密封剂四种不同的材料混合组成。其中，KEVLAR纤维是美国杜邦公司的产品，主要用于生产防弹衣的一种人工合成的特种纤维材料，这种材料的最大特点是具有极高的抗冲击强度和抗拉强度；高纯度的石墨是美国赤士盾公司在特殊的生产条件下，如真空状态下，生产出来的产品，能减小其内部的摩擦，其含有的高分子硅脂主要是为了增加CMS2000的抗磨蚀能力；PTFE为聚四氟乙烯的英文缩写;而有机密封剂是由美国赤士盾公司的专业工程技术人员研制的，专门用于CMS2000的一种获得专利的纯合成液体，能有效保证CMS2000良好的密封性能。
2、工作原理
CMS2000利用该产品分子之间极小的吸引力和产品与轴或填料腔内壁的磨擦力形成剪切分层面。在轴的运动过程中，其中部分产品中的纤维缠绕在轴上并随轴同步旋转，形成一个“旋转层”，随着旋转层的逐步增大，轴对纤维的缠绕能力逐步减小，没有与轴缠绕的部分材料将与填料内壁保持相对静止，从而形成一个“不动层”，这样就形成了动密封的两个基本组成部分。密封面形成在材料之间，而不在材料与轴之间，从而达到消除轴套磨损及节能的效果。
3、与传统密封形式比较
1）不会对轴套造成磨损，不需要更换轴套。普通的填料密封,因为轴套与填料之间有相对运动产生，所以轴套会被磨损，需要我们经常更换轴套，同时填料也因为磨损造成泄漏，也需要更换，一般来说填料被磨损了10%-15%就需我们进行更换了。以5＃泵为例，该泵以前使用盘根，由于轴套磨损严重，每年大修两次，维护工作量较大,使用该填料一年后，检修时发现轴套无明显磨损。同时，由于取消冷却水管，无冷却水泄露。使用该填料多年来，未发现明显泄露。减少检修工作次数。
2）不需要对设备进行更改即可安装。我们可以利用原设备上原有的压盖、原有的轴套（已磨损的轴套亦可）、原有的冲洗或不冷却水注入通道即可。安装简单，不需要对维修人员进行复杂的技术培训。
3）可在线修复，维修劳动强度低。普通的填料密封在失效时，需要维修人员将设备停机，将填料取出后再进行安装, 这样会造成停机损失。CMS2000在维修时可在设备的运动状态下，将注入口打开，接上注入系统后，将材料注入即可重新实现有效的密封，避免了停机损失的产生。
4）避免电力的无谓损耗。普通的填料密封的密封力的来源于压盖将填料的轴向压力而造成的填料的径向扩张力（即填料对轴的抱紧力），这就使得轴必须要克服这种密封力（抱紧力）才能进行运动，轴就必须消耗较大的功率，造成无谓的电力消耗。CMS2000材料的组成为摩擦系数极低的非金属和液体，再加上材料为混合体，分子之间的吸引力很小，轴在运动时不需要克服较大的密封力即可，这就意味着轴功率不会有无谓的消耗。
5）不需要冲洗或冷却。普通的填料密封因为填料与轴套之间产生较大的磨擦热，所以需要采用冷却水来冷却,这样就造成了冷却水的消耗。CMS2000因为磨损区域在材料之间，可以产生的磨擦热较小，不需要采用冷却水系统来冷却，避免了冷却水的流失，也减少了污水处理装置的工作压力。
6）无规格的限制，可大大减少库存。CMS2000为胶泥状物，可根据填料腔容积的大小来决定CMS2000的装填量，作为维修备件库存量可以大大地降低,节约了企业的备件库存，即降低了资金的占用量。
四、经济性分析
以5号泵6sh-9型为例
轴套外径ф60，盘根规格10mm*10mm，填料腔长度L=75mm，原用碳纤维盘根，每年检修两次，原因为轴套磨损（有时伴有轴磨损），每年大概更换盘根四次。
1、从节省能耗考虑
以5号泵为例，该泵为6SH-9型。运行参数为：电机额定功率37KW，运行电流203A~204A。改造后运行电流为198A~200A，下降幅度约为2.5%。
每月节电费用：37*2.5%*720*0.5=333元 则一年为3996元。
而一年所用填料金额为（该填料设计寿命为5年，可反复使用）
CMS2000价格：3.00元/ml
密封腔容积为：π/4 *（802-602）*(0.075-0.02)=120ml
故一次安装CMS2000的价值为:120ml*3 元/ml*2=720元
考虑使用CMS2000填料对电能的节约，安装成本较为经济。
2、从降低检修成本考虑
每年由于轴套磨损检修两次，其中轴套，盘根更换及人工费用约为400元/次，则一年费用为800元。
从以上成本经济性分析可以看出,长期使用CMS2000，在无泄漏的基础上，将能起到良好的密封效果，更能降低生产成本，提高生产的综合效益。
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