水泵电机节能改造方案优化

摘要：随着环境保护知识的普及，在工业领域中对耗能设备进行技术改造，提升运转效率，降低耗能是发展的主要方向。对于自来水企业来说，水泵电机是其主要耗能设备。自来水厂在通常情况下对于供水效率关注多，而对水泵电机节能关注较小，导致自来水企业成本不断增加。本文针对自来水厂水泵电机的节能改造提出优化方案，以期促进自来水厂技术升级和效益增长，也为相关企业节能改造提供借鉴与参考。

关键词：水泵电机；节能改造；自来水企业

绿色发电，节约能源是全世界共同关注的问题。2016年7月工信部印发了《工业绿色发展规划》重点突出了对电机、水泵等设备的节能改造提议。在国家和社会节能环保意识不断增强的背景下，自来水公司也改变过去只重视供水效率的思想，积极从提升水泵电机的使用效率，降低设备能耗，减少消耗成本，提升企业效益。本文针对自来水公司水泵电机节能改造需求，提出了相关改造方案。

一、水泵电机的概述

（一）水泵的概述

水泵是增加液体压力或者转化液置的设备，是将外部的能力输送到液体中，而增加液体内部能量。水泵的应用范围非常广泛，无论是水利灌溉、工业矿业、建筑、民用、给排水行业等都有水泵机械的存在。

根据工作原理的不同，水泵有叶片水泵、容积水泵等。叶片水泵是借助水的能量，将叶片和水的互动生成能力的转化，也被称之为能量动力水泵。叶片水泵能够实现对液体的持续能力供给，叶片水泵包括了离心泵、轴流泵等，容积泵是通过内部容积的差异来完成对液体的输送工作。包括转子泵、往复泵等。针对自来水企业来说，叶片泵这在利用叶片与液体的动能转换的机械应用更为普遍，而叶片泵也分为离心式叶片泵、轴流式叶片泵和混流式叶片泵。离心式水泵重点在于对离心力的运用，能够适应大型工程的要求，结构简洁操作方便，整体效率高，成为多数自来水企业的首选。水泵的参数包括扬程、流量、转速、气蚀余量和功率。

二、电机的概述

电机是水泵的主要动力设备，主要有直流和交流两种电机类型，在自来水企业中多采取交流型。交流电机也包括同步和异步不同的种类，同步电机通常情况下在自来水企业应用较少，虽然节能高效然而操作复杂，限制条件较多。异步电机是自来水企业应用普遍的电机类型，其品种丰富，结构适应性强。电机的选择需要结合水泵的具体参数，水泵的功率、流量、转速等对电机的选择有着重要的影响。

二、水泵电机节能优化方法

（一）水泵电机组合结构

通常情况下自来水企业在泵站的规划中根据水利管网最高参数来设计，若只按照这一条件选择水泵电机，则会造成水泵电机功率的浪费，浪费水泵电机的功率则会使成本上升，资源利用率下降。因此，在对水泵站规划中要对所服务地区的用水需求进行调研，分析其需求变化情况，根据具体的需求选择不同的高效区，结合供水中的参数波动、季节因素干扰和扩建需求等，规划不同参数的水泵电机组合投入生产，根据生产运行的具体情况选择不同参数的水泵电机组合。设计不同参数的水泵电机组合，通常情况下控制在3组左右，根据具体的流量、供水需要来选择运行不同的水泵电机组合，是资源的合理利用。

（二）水泵电机设备装置的优化

由于自来水企业在日常运行中，管网的流量和压力并不固定不变的，因此自来水企业就需要根据流量、压力的变化来对水泵电机的变速进行调节，调节水泵电机的方式主要有三种。第一种方式是利用自动化控制的水泵电机来实现变速的调节，这种调节方式是基于水泵电机设备的调节，需要增加水泵电机的能耗。因此在对水泵电机的变速调节中需要预先设置调节预案，分析其能耗、成本等通过比较和分析，选择成本最优、效率最高的方法；第二种方式是将水泵电机的阀门进行调节，这是在管网运行中较为普遍的调速方式，然而这种方式的弊端是造成了在阀门上的能源大量占用，使能耗增多不利于水泵电机的节能改造；第三种方式是对水泵参数进行重新搭配形成不同功率组合的水泵电机，根据不同管网的要求打开不同参数的水泵，这样的方式能够有效提升水泵电机的运转效率。在调速技术方面自来水企业多选择变频方式。

变频调速的方式是根据电机工作的原理来设计的。只要按照电机工作原理匀速改变其电源的频率，就能对电机的同步转速改变。结合水泵的相似定律，水泵的流量参数与其转速有正相关关系，因此水泵的压力参数与水泵的转速的平方呈正相关，水泵的规律参数与其转速平方呈正相关关系。若水泵的流量等需要根据需求降低，那么就将转速按照一定的比率调低，水泵的耗能也就下降。变频调速之所以节能是由于提升了水泵电机的高效区，水泵电机经过了变频调速高效的覆盖面积从简单的线性变为了较大的平面区，其高效区从一个点变成了一段线，因此变频调速是将水泵电机的运行效率提升了，水泵电机的耗能也就得到了降低。

水泵电机利用变频调速的方式实现节能改造不仅有利于提升运行效率，减少耗能，而且有利于提高电网的有功功率，提升设备和管道的使用寿命。水泵电机的变频调节增加了有功功率。在运行中的无功功率高就会使得电网的有功功率下降，增城电机的线损增加和过热现象，使得水泵电机产生的能量消耗在了无功功率方面，减少了实际发电和有效功率的转化。只有增加功率因素，才能提升有功功率进而提升实际效益。变频调速的设计将电机的有功功率提升，减少了无功功率，进而降低了能耗。在没有变频调节的措施下，电机不经变频启动，强大的启动电流会增加电网和设备的负担，对水泵、阀门造成损害，降低设备的使用寿命。变频装置的增加，控制电流的增加启动，降低了电机启动对电网的冲击，节约了能源。

（三）对叶轮的改造

加装变频装置是现代自来水企业的发展趋势，对于小型的自来水厂和传统的自来水站来说，对叶轮进行改造是提升水泵电机能源利用率的有效方式。对叶轮的改造多采用三种方式，第一种方式是削减叶轮。削减叶轮是将水泵叶轮的外径进行削减，减小水泵叶轮的大小。根据实际情况设计叶轮削减的多少，使得经过削减的叶轮符合水泵电机的运转需要；第二种方式是更换叶轮。随着技术的发展和供需的变化，老式叶轮已经难以适应需求，因此有必要对老式叶轮进行更新。在更新老式叶轮的过程中需要注意的事项是新式叶轮要符合水泵的设计，以免造成水泵叶轮难以安装的问题；第三种方式是对叶轮进行涂装，这种方式避免了对老式叶轮更新中难以寻找与水泵设计相符的新式叶轮，也减少了节能改造的支出成本。经过了涂装的叶轮其表面较涂装之前更加的光滑，降低了叶轮表面由于不平滑形成的阻力和摩擦，进而减少了水泵电机的能耗。

三、水泵电机节能改造的保障措施

水泵电机的长期节能实现需要建立了更加先进的供水技术上面，只有积极提高水泵电机的技术，积极提高整个自来水企业的供水技术，实现供水的自动化、智能化才能真正实现水泵电机的节能。因此自来水企业应当积极增强自身的信息技术建设，提升员工的综合素质，提升企业的自动化管理水平，提升企业整体的现代技术水平，建立自动化管理系统、生产调度系统、财务管理系统、自动监控系统、水质管理系统、客服服务系统等，利用先进的技术提升生产效率，降低故障发生，保证管网的正常运行。

参考文献

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