自來水流體設(shè)備中節(jié)能產(chǎn)品的應(yīng)用

毛璐輅 王郁青

（上海自來水市南有限公司長(zhǎng)橋自來水廠 中國(guó) 上海 200231）

1 設(shè)備情況簡(jiǎn)介

1.1 離心泵密封

上海市南自來水公司長(zhǎng)橋自來水廠出水車間， 共有16 臺(tái)上海KSB 水泵廠制造的RDL900-970A，單級(jí)雙吸軸向中開蝸殼式離心泵，配套電機(jī)額定功率為1600kw。水泵原來使用填料密封。該密封裝置長(zhǎng)期存在密封不嚴(yán)，頻繁漏氣、漏水；造成抽真空時(shí)間長(zhǎng)，盤根對(duì)軸套磨損嚴(yán)重，以及維護(hù)材料、人工損耗大等缺點(diǎn)每年更換軸套就是一筆不小的開銷。

1.2 提升泵單向閥門

長(zhǎng)橋水廠提升泵房擁有八臺(tái)飛力（瑞典）PL-7121 潛水軸流泵。八臺(tái)泵分為兩組，每組四臺(tái)，抽升的原水通過東西兩個(gè)閥門井分別進(jìn)入兩根DN3500 干管。 泵站抽升能力為10.6m3／s－22m3／s， 水泵揚(yáng)程為10m。

按照潛水軸流泵的特性曲線,功率是隨流量增加而降低的工作特性。 該8 臺(tái)泵所匹配的出水緩閉止回閥由于閥瓣開啟角度不夠，造成流阻過大從而流量減少造成水泵功率增加。

2 改造方案

2.1 采用新型微接觸密封涵更換老式填料密封涵

針對(duì)RDL 泵的問題， 在不改變水泵運(yùn)行工況的情況下對(duì)離心泵的填料函進(jìn)行了改造，采用了微接觸軸封代替原有的填料密封函。 微接觸軸封采用橡膠密封圈， 密封圈的唇口和軸套的接觸面只有0.3-0.5mm，而且每道密封圈之間充滿油脂，所以對(duì)軸套的摩擦力很小。 微接觸軸封是集裝式的所以安裝非常方便。

2.2 為單向閥加裝液壓助推裝置

對(duì)飛力泵止回閥閥瓣開啟度不足造成管路流阻大，水泵功率損失的問題，采取了在閥門上加裝液壓助推裝置來解決閥瓣開啟度不足的問題。

采用了小型液壓助力油泵。 該泵功率為0.56KW。 工作原理是：在提升泵工作時(shí)，先通過流體自身的動(dòng)能將閥瓣打開到一定角度。 這時(shí)閥門軸端的限位開關(guān)將啟動(dòng)液壓泵，這時(shí)液壓泵將通過閥門自身液壓油缸將閥瓣開啟到最大角度，（見圖1）然后自動(dòng)進(jìn)入保壓狀態(tài)，保證閥瓣的開啟角度保持不變。 當(dāng)提升泵停車時(shí)，液壓裝置即進(jìn)入泄壓狀態(tài)，泄壓閥自動(dòng)開啟，在止回閥重錘的作用下油缸中的液壓油經(jīng)泄壓閥回到液壓油箱中。

圖1 開啟液壓助推裝置時(shí)閥門重錘角度

圖2 未開啟液壓助推裝置時(shí)閥門重錘角度

3 改造前后實(shí)際數(shù)據(jù)與效果對(duì)比

3.1 微接觸密封涵相對(duì)于傳統(tǒng)密封涵的優(yōu)勢(shì)

從實(shí)際應(yīng)用對(duì)比情況中測(cè)出，微接觸軸封不但解決了原來的填料密封函密封不嚴(yán)，頻繁漏氣、漏水；造成抽真空時(shí)間長(zhǎng)，以及維護(hù)材料、人工損耗大等問題。 而且降低了機(jī)械摩擦功耗。

經(jīng)某大學(xué)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，微接觸軸封相對(duì)于普通填料函和普通機(jī)械密封還具有以下節(jié)能優(yōu)勢(shì)。

用碳纖維和四氟作為填料密封材料5 道填料密封時(shí)， 對(duì)應(yīng)5 個(gè)不同速度實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)出碳纖維的摩擦扭矩在0.96-1.1706N·m 之間，摩擦功耗在83.674-365.2924W 之間；四氟的摩擦扭矩在0.8145-1.4956N·m之間，摩擦功耗在63.9688-466.7042W 之間。

普遍應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械密封對(duì)應(yīng)5 個(gè)不同轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)出摩擦扭矩在0.225-0.238N·m 之間， 摩擦功耗在18.21-70.319W 之間。 其摩擦功耗在碳纖維和四氟5 道填料密封時(shí)摩擦功耗的15%-28%之間。

新型軸封的摩擦功耗最小，對(duì)應(yīng)5 個(gè)不同轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)出摩擦扭矩在0.044-0.118N·m 之間，摩擦功耗在3.456-36.823W 之間，其摩擦功耗在機(jī)械密封摩擦功耗的18%-52%之間， 在碳纖維和四氟5 道填料密封時(shí)摩擦功耗的4%-10%之間。

圖3

從以上對(duì)幾種密封的比較可知新型軸封的摩擦功耗最低，相比于填料密封在節(jié)能方面新型軸封具有較大的優(yōu)勢(shì)見（圖3）。

圖4

3.2 加裝液壓助力裝置后水泵功耗明顯降低

提升泵止回閥加裝液壓助力裝置后水泵功率降低。工作效率得到了明顯提高。 圖4 中7# 泵和8# 泵型號(hào)功率相同，7# 泵為未開啟單向止回閥液壓助力裝置時(shí)的狀態(tài)，8# 泵為液壓助力裝置正常工作的狀態(tài)。 從監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中我們可以得知8# 泵在相同工況下要比7# 節(jié)約53KW 的能耗。 該套裝置具有無需更改閥門本身結(jié)構(gòu)，安裝維修方便，反應(yīng)靈敏，工作可靠的特點(diǎn)。最主要是安裝該套裝置以后，我廠提升泵單臺(tái)機(jī)泵可節(jié)約能耗10%以上，每年為企業(yè)節(jié)約2 百余萬度電。

4 結(jié)束語

通過以上兩項(xiàng)節(jié)能項(xiàng)目的改造我廠每年在設(shè)備配件、人力維護(hù)維修及生產(chǎn)能耗方面共節(jié)約資金3 百余萬元。 節(jié)約電能200 余萬千瓦/時(shí)。 事實(shí)證明在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)流體設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑?，或是添加附屬設(shè)備是達(dá)到使用設(shè)備更加節(jié)能環(huán)保的一條重要途徑。