污水處理廠泵類設(shè)備能耗問題的研究

朱玉明

摘 要：對于污水處理廠來說，泵類設(shè)備是其重要組成的部分，其能耗占到全廠能耗的大部分。當(dāng)前國家正在提倡綠色發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展和節(jié)能減排，因此，本文通過對污水處理廠泵類設(shè)備的能耗問題進(jìn)行研究，提出一些可行性的節(jié)能降耗措施。

關(guān)鍵詞：污水處理廠;泵類設(shè)備;節(jié)能降耗;運行效率

分析污水處理廠的能耗構(gòu)成可以得知，整個污水處理廠的能源消耗中，泵類設(shè)備的電力耗用量一般又占到60%以上，所以，如果想降低污水處理廠的能耗費用，重點就是要降低泵類設(shè)備的能耗，有針對性地采取一些節(jié)能降耗措施。

1 泵的運行過程和原理

泵是用來輸送流體或提高流體壓力的裝置，其主要作用是輸送水溶液、酸/堿溶液、懸乳/乳化液以及流動的金屬液體等。泵的葉輪位于泵殼里面，并且與泵軸緊密連接，而泵軸又與電機(jī)相連，電機(jī)啟動運轉(zhuǎn)帶動軸運行。開啟泵之后，電機(jī)帶動泵業(yè)輪高速運轉(zhuǎn)，葉片之間的液體也跟隨著轉(zhuǎn)動。由于F離心力的作用，流體被從葉輪中央沿葉輪切線方向拋向四周進(jìn)入蝸形泵殼，同時獲得轉(zhuǎn)化的能量。在泵的蝸殼內(nèi)，由于蝸殼流道逐步增大使得流經(jīng)殼中的液體流速下降，此時流體動能的一部分轉(zhuǎn)變成靜壓能，最終以較高的壓力進(jìn)入外排管道，到達(dá)使用部門。流體經(jīng)過蝸殼中心流向外緣時，在它的中央造成了局部的真空，這樣由于儲液罐液體上方的壓力比泵入口處的壓力大，液體便被連續(xù)不斷地泵進(jìn)葉輪中，由此可見，只要葉輪不停地運轉(zhuǎn)，泵就持續(xù)地將液體泵入和排出。

2 泵類設(shè)備效率降低、能耗增加的原因

2.1 在設(shè)計與選擇泵組時預(yù)留的安全量過大造成能耗增加

如果泵的流量持續(xù)過大會引起電機(jī)過載發(fā)熱甚至燒壞，通常采取大幅度地關(guān)閉泵組閥門來解決，這也就導(dǎo)致了大量的能耗浪費在閥門上。

2.2 泵的安裝不到位造成能耗增加

例如基礎(chǔ)沒找平，導(dǎo)致運行產(chǎn)生振動，增加磨損和能耗;當(dāng)多臺泵串/并聯(lián)形成比較復(fù)雜的泵組結(jié)構(gòu)時，如果配置不合理就會造成能耗增加;如果管路結(jié)構(gòu)設(shè)計和安裝不合理，系統(tǒng)回路的液體壓力不平衡，常常會導(dǎo)致異?，F(xiàn)場——局部阻力偏高，增加揚(yáng)程能耗。

2.3 泵的葉輪的各種腐蝕導(dǎo)致的能耗增加

其主要影響因素有：被輸送液體的pH影響，溫度的影響和鹽濃度的影響等。這些腐蝕降低了水泵的運行效率，增加了其單位時間的能耗，同時因腐蝕引起的檢修次數(shù)增加，造成大量的資金、人員和物資浪費。

2.4 沒有及時維修保養(yǎng)造成能耗增加

如整個泵網(wǎng)結(jié)構(gòu)旁通較多，局部滲漏，都會增加無用流量，從而增加泵的電能消耗。

3 泵類設(shè)備的節(jié)能降耗措施

（1）在整個污水處理廠的工藝設(shè)計上要科學(xué)實用，杜絕選用的水泵偏大，引起水泵處于“大流量、低效率、高能耗”的運行狀態(tài)，即“大馬拉小車”的現(xiàn)象。這種情況使泵嚴(yán)重偏離了泵的工作曲線，增加泵網(wǎng)的能耗，還引起噪聲大、振動強(qiáng)烈等不良后果。

（2）泵類設(shè)備的選型要科學(xué)合理，通常要注意以下幾點：①根據(jù)污水處理的工藝、泵送高度管道走向、工況條件等選擇直立式、平臥式或其它類型。②根據(jù)泵送液體的物化性質(zhì)，選擇使用熱水泵、常溫泵、油泵等。對于使用工況特殊，有防爆要求的，選用配置防爆電機(jī)的水泵。③在泵的類型確定后，就可以依據(jù)泵的最大流量和揚(yáng)程來確定具體型號。如果最大流量未知，一般按照正常流量放大1.1倍作為代替值，然后在此基礎(chǔ)上放大5%～10%的余量，然后據(jù)此推算出揚(yáng)程，最后在特性曲線或者型譜圖上確定具體型號。④在確定型號后，要依據(jù)泵送液體的理化性質(zhì)，再查閱相關(guān)的產(chǎn)品目錄或使用手冊，確定泵的運轉(zhuǎn)是否處于最佳工作區(qū)。

（3）要選擇成立時間較長，品牌認(rèn)可度較高，售后服務(wù)較好的供應(yīng)商。例如，如果離心泵的泵殼和葉輪表面處理良好，光滑流暢，這樣可大大地減少其表面阻力，提高泵的流速和運行效率。

（4）確保水泵的安裝質(zhì)量，要依據(jù)圖紙和說明書做到規(guī)范安裝。污水處理廠的機(jī)泵通常是全天連續(xù)工作，如果沒有嚴(yán)格按照圖紙和說明書安裝操作，很容易使泵在運行時產(chǎn)生較強(qiáng)烈的振動，造成泵的損傷和能耗加快。

（5）合理采用變頻控制，有效降低能耗。由于水泵的轉(zhuǎn)速與流量是呈正相關(guān)關(guān)系，通過對水泵的轉(zhuǎn)速和流量實施變速調(diào)節(jié)，使機(jī)泵的運行更加智能和科學(xué)，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的[1]。

（6）科學(xué)調(diào)度合理搭配，發(fā)現(xiàn)泵組的最佳區(qū)域，優(yōu)化泵組運行。例如在調(diào)節(jié)壓力和水量時選用較低效率的泵，而主機(jī)泵則選用流量大揚(yáng)程小運行效率高的泵。

（7）落實維修保養(yǎng)制度。泵是用兩個齒輪互相咬合轉(zhuǎn)動來工作，工作時被動齒輪跟著主動齒輪轉(zhuǎn)動，通過相互嚙合的齒輪把流體擠出，然后流體經(jīng)泵外排口排出泵外。所以一般采取以下方法保養(yǎng)：①經(jīng)常添加潤滑油，使軸承處于潤滑狀態(tài)，減少磨損。②當(dāng)密封圈之間的距離大于規(guī)定的距離時會使機(jī)泵的運行效率顯著下降，所以維修保養(yǎng)時要關(guān)注。③電機(jī)外殼的絕緣性能：對于存放地點潮濕或者長期未用的泵，使用前要對繞組干燥處理。④做好例行的巡檢維修，主要有內(nèi)部接頭，開關(guān)閉合，電阻絕緣效果，電刷和換向器之間的連接等[3]。

（8）應(yīng)用新技術(shù)新材料，提高泵的運行效率，降低能耗。泵在輸送介質(zhì)時，泵的能耗主要用來克服介質(zhì)表面的摩擦力和其產(chǎn)生的渦流阻力，這些阻力主要來自流道內(nèi)介質(zhì)和流道，以及和泵葉片之間的摩擦作用，同時還有介質(zhì)自身的粘度。所以在流道和葉輪表面加上一層化學(xué)涂層，使其接觸面光滑，減少摩擦產(chǎn)生的能耗損失，同時，由于高分子涂層封閉性能好，能隔絕空氣、水等介質(zhì)，減少了銹蝕和電化學(xué)腐蝕。另外，這種化學(xué)涂層結(jié)構(gòu)致密，強(qiáng)度大，具有良好的抗磨和緩沖作用。

4 結(jié)論

對污水處理廠泵類設(shè)備的能耗問題研究，探討一些節(jié)能降耗的措施，可以有效地降低污水處理廠的運營費用，有著重要的現(xiàn)實意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚福來，等.水泵變頻調(diào)速的節(jié)電量計算及系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：科學(xué)出版社，1998.

[2]葉澤文，黎天標(biāo).水泵節(jié)能技術(shù)探討及實例分析[J].廣東化工，2015（13）.

[3]王杰，張生安，燕增偉.化工裝備技術(shù)，2011-02-10.