一種浴缸配套用泵高效節(jié)能技術(shù)探討

張世杰

摘 要：高效節(jié)能浴缸泵是標(biāo)準(zhǔn)1HP的通用電泵，一種新型高效節(jié)能浴缸配套用泵，滿足現(xiàn)階段能效相關(guān)法規(guī)要求；由電動(dòng)機(jī)與水泵部分組成，電機(jī)包括前端、后端、轉(zhuǎn)子、定子、機(jī)座、接線盒等組成，水泵包括泵殼、泵殼、葉輪、葉輪口環(huán)、機(jī)械密封等組成。高效的浴缸泵由高效電動(dòng)機(jī)配與高效率的水泵部分，針對(duì)實(shí)際最佳效率使用區(qū)域，調(diào)試出經(jīng)濟(jì)環(huán)保節(jié)約成本及工藝可實(shí)現(xiàn)性的電泵，性能穩(wěn)定同時(shí)節(jié)約成本，特別在最佳使用區(qū)域，效率提升2-5%，成本節(jié)約5%。

關(guān)鍵詞：浴缸泵；高效節(jié)能；電動(dòng)機(jī)；水泵結(jié)構(gòu)

一、技術(shù)背景

節(jié)能減排現(xiàn)已成中國(guó)經(jīng)濟(jì)開(kāi)展規(guī)劃大綱的首要內(nèi)容，目前我國(guó)工業(yè)能耗約占總能耗的70%，加上非工業(yè)電機(jī)能耗，電機(jī)實(shí)際能耗約占總能耗的50%以上。這對(duì)整個(gè)社會(huì)資源產(chǎn)生了極大的浪費(fèi)。電泵的動(dòng)力源為電動(dòng)機(jī)，電機(jī)的能耗占據(jù)至關(guān)重要的地位，我國(guó)電泵行業(yè)所面臨的國(guó)際社會(huì)的巨大競(jìng)爭(zhēng)壓力和挑戰(zhàn)日益加劇。從國(guó)際和國(guó)內(nèi)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，推廣中國(guó)高效率電泵是非常有必要的，這也是產(chǎn)品發(fā)展的要求，使我國(guó)電泵產(chǎn)品跟上國(guó)際發(fā)展潮流，同時(shí)也有利于推進(jìn)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品出口的需要。

隨著人們生活水平的提高，高檔衛(wèi)浴產(chǎn)品進(jìn)入千家萬(wàn)戶，按摩浴缸就是其中一種。按摩浴缸為達(dá)到水流沖擊按摩效果，配置多臺(tái)浴缸泵產(chǎn)生水流壓力，這是能耗的主要部件。所以開(kāi)發(fā)高效節(jié)能浴缸泵是提高能源利用率的重要措施之一，減少我國(guó)工業(yè)能耗用量，符合我國(guó)發(fā)展的需要，也是非常必要的。

二、結(jié)構(gòu)說(shuō)明

高效節(jié)能浴缸泵是標(biāo)準(zhǔn)1HP的通用電泵，由電動(dòng)機(jī)與水泵部分組成，電機(jī)包括1后端、2機(jī)座、3接線盒、4轉(zhuǎn)子、5定子、6前端等組成，水泵包括7泵殼、8機(jī)械密封、9葉輪、10葉輪口環(huán)、11泵蓋等組成。高效的浴缸泵由高效電動(dòng)機(jī)配與高效率的水泵部分，針對(duì)實(shí)際最佳效率使用區(qū)域，調(diào)試出經(jīng)濟(jì)環(huán)保節(jié)約成本及工藝可實(shí)現(xiàn)性的電泵。

三、高效電動(dòng)機(jī)

1HP電泵一般設(shè)計(jì)63機(jī)座電動(dòng)機(jī)，采用Φ90外圓直徑?jīng)_片鐵芯，在定子外徑不變的情況下，增加定子槽截面積會(huì)減少磁路面積，增加齒部磁密。合理設(shè)計(jì)切邊面積比例，成本與性能相結(jié)合，達(dá)到效率最大化最終目的。應(yīng)用最佳繞線和絕緣尺寸、大導(dǎo)線截面積可增加定子的滿槽率。定子繞組端部損耗占繞組總損耗的1/4～1/2，控制繞組端部長(zhǎng)度，可有效提高電動(dòng)機(jī)效率。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子損耗主要與轉(zhuǎn)子電流和電阻有關(guān)，可增加轉(zhuǎn)子槽截面積，因?yàn)樾‰妱?dòng)機(jī)一般為鑄鋁轉(zhuǎn)子，想減小轉(zhuǎn)子繞組的電阻，鑄鋁的質(zhì)量非常重要，特別是鑄鋁后鋁的致密性，不但影響電機(jī)效率，對(duì)電機(jī)起動(dòng)性能影響也很大。鑄鋁前采用高溫除油處理，對(duì)鑄鋁致密性效果十分明顯，可在實(shí)際生產(chǎn)推廣應(yīng)用。

為了達(dá)到足夠效率，適當(dāng)增加鐵芯的長(zhǎng)度以降低磁通密度，在有限的機(jī)座空間里，計(jì)算合理的鐵芯長(zhǎng)度。同時(shí)減少鐵芯硅鋼片的厚度來(lái)減少感應(yīng)電流的損失，如用冷軋硅鋼片代替熱軋硅鋼片可減小硅鋼片的厚度。去除定子疊片后的扣片，實(shí)現(xiàn)沖片自扣結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)磁滯損耗測(cè)試對(duì)比找到最適合的冷軋硅鋼片；鐵芯硅鋼片絕緣涂層及熱處理等技術(shù)也是起決定因素，鐵芯硅鋼片加工后的剩余應(yīng)力會(huì)嚴(yán)重影響電動(dòng)機(jī)的損耗，硅鋼片加工時(shí)，裁剪方向、沖剪應(yīng)力對(duì)鐵芯損耗的影響較大。

四、高效水泵結(jié)構(gòu)

在認(rèn)識(shí)到浴缸水力系統(tǒng)中電泵節(jié)能的重要性，并采取一定節(jié)能技術(shù)實(shí)踐后，水場(chǎng)的壓力和供水量等會(huì)逐漸與系統(tǒng)原設(shè)計(jì)參數(shù)發(fā)生偏離，有可能導(dǎo)致水泵的運(yùn)行環(huán)境與設(shè)備不匹配，反而使水泵供電能耗增加。此時(shí)若要達(dá)到整體的節(jié)能效果，就需要對(duì)水力系統(tǒng)中偏離設(shè)計(jì)參數(shù)的葉輪進(jìn)行適當(dāng)?shù)那邢鞲脑?，以此保證系統(tǒng)流量和壓力處于水泵運(yùn)行的最佳狀態(tài)范圍內(nèi)，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能的預(yù)期效果。通常情況下，通過(guò)部分水泵葉輪切削改造，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能1O%～15%左右。需要注意的是，水泵葉輪切削改造技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，由于以較低效區(qū)工況點(diǎn)向高效區(qū)工況點(diǎn)轉(zhuǎn)移為直接目的，而水泵特性曲線和管路特性曲線是決定水泵運(yùn)行工況的主要因素，所以在部分水泵葉輪切削改造技術(shù)實(shí)質(zhì)上就是對(duì)兩種曲線進(jìn)行改變的過(guò)程。

葉輪是水泵性能的主要決定因素之一，葉輪的性能好壞對(duì)整泵的效率影響很大，采用扭曲葉片處理，水流通過(guò)更順暢。模擬混流泵葉輪葉片，采用3D扭曲技術(shù)，針對(duì)1HP電泵設(shè)計(jì)5片葉片，達(dá)到效率最佳使用點(diǎn)。葉輪入口外圓泄漏是影響效率的重要因素，現(xiàn)大部分廠家都是追求葉輪入口外圓直徑與泵體配合間隙，認(rèn)為間隙越小，效率越高。間隙小是可以提高效率，但實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)裝配工藝的要求十分高，控制不好就會(huì)出現(xiàn)葉輪與泵體碰擦現(xiàn)象。而增加葉輪活動(dòng)口環(huán)可以簡(jiǎn)單解決這一問(wèn)題，葉輪口活與葉輪間隙可以很小，能保持自由轉(zhuǎn)動(dòng)即可，保證電泵高效能。電泵動(dòng)行時(shí)，活動(dòng)口環(huán)由于壓力作用是靜止在泵體上不動(dòng)的，葉輪與活動(dòng)口環(huán)保持相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，不會(huì)出現(xiàn)碰擦現(xiàn)象。

浴缸泵進(jìn)水口多也下進(jìn)方式，方便電泵停止運(yùn)行后排清泵體殘留水。由于葉輪是中心進(jìn)水的，泵蓋下進(jìn)水需提升至葉輪中心高度。實(shí)現(xiàn)的方式可以增加導(dǎo)流板差少水流提升過(guò)程損失，但導(dǎo)流板需增加成本，且裝配較困難，影響生產(chǎn)效率。新型泵蓋流道設(shè)計(jì)，無(wú)導(dǎo)流板設(shè)計(jì)，對(duì)水流提升能量損耗小，配合渦殼式流道泵體，但到高效節(jié)能要求。

五、結(jié)論

結(jié)構(gòu)合理的泵體配置高效電動(dòng)機(jī)，一種新型高效節(jié)能浴缸配套用泵，滿足現(xiàn)階段能效相關(guān)法規(guī)要求。性能穩(wěn)定同時(shí)節(jié)約成本，特別在最佳使用區(qū)域，效率提升2-5%，成本節(jié)約5%，且整泵安裝尺寸不變。提高整體生產(chǎn)效益，產(chǎn)品推出市場(chǎng)，得到廣大客戶的認(rèn)可。

參考文獻(xiàn)

[1]張?chǎng)?降低企業(yè)電動(dòng)機(jī)能耗的幾種技術(shù)措施[J]；現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化

[2]關(guān)醒凡.現(xiàn)代泵技術(shù)手冊(cè)[M].北京；宇航出版社

[3]袁曉婷.異步電動(dòng)機(jī)節(jié)電的方法探討[J]；黑龍江科技信息

[4]張啟華.葉輪機(jī)械流體力學(xué)基礎(chǔ) M].北京；科學(xué)出版社

[5]牟介剛、李必祥.離心泵設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)[M].北京；機(jī)械工業(yè)出版社

（作者單位：廣東凌霄泵業(yè)股份有限公司）