节能视角下地铁水泵的改进对策
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[摘 要]经济的快速发展在一定程度上加剧了我国的能源危机，要想缓解我国的能源紧缺问题，首先需要加大节能改造的力度，尤其是对于我国地铁车站的空调水泵来说，节能改造刻不容缓，本文主要探讨了地铁水泵的节能改造对策。
中图分类号：F424.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）19-0101-01
1 引言
通常情况下，地铁车站的空调通风系统主要分为以下三部分：大系统、小系统以及水系统。大系统主要是指车站公共区的空调通风系统，主要的能源消耗来自空调箱等设备的消耗；小系统主要是指车站设备管理房间的空调通风系统，主要的能源消耗来自风机盘管等的消耗；水系统指为大系统、小系统提供冷源的系统，包括冷水机组、冷冻泵、冷却泵、冷却塔等能耗设备。所有风机、水泵均为定频运行。在空调系统中，水泵是一个重要的辅助设备，它直接关系到整个系统能否正常运行。虽然水泵在初投资中所占比例很小，但其能耗却很大。薛志峰等[1]指出，在大型公共建筑供暖空调电力消耗中，有60%～70%是由输送和分配冷量（热量）的风机、水泵所消耗，而这部分电耗有可能降低60%～70%，存在巨大的节能潜力。因此，本文的重点就是探讨水泵节能装置运用之后对地铁的影响。
2 地铁空调水泵的节能改进对策
2.1 使用高分子复合材料及密封技术实现节能目标
首先我们可以引进高分子复合材料来提升水泵表面的光滑度，进而减少水泵内部的摩擦力，减少电能的消耗。高分子复合材料主要喷涂在水泵过流面和叶轮上，完成减少水流阻力损失的目标，提升水泵的工作效率，另外，涂层分子自身的紧密性能还能减少外界空气、水等对水泵的化学腐蚀。
其次，我们还可以积极采用新型的密封技术。由于水泵在正常运转过程中会产生一部分的能量损失，这些能量并不能提升水泵的工作效率，主要是一些机械磨损和水力损失。为了提升水泵的工作效率，同时完成节能改造，我们可以考虑采用美嘉华Blu-Goo超级油减少水泵内部零件的摩擦，这种产品是一种效果非常好的齿轮箱添加剂，能够在零件表面形成一层保护膜，减少摩擦和噪音，还能有效提升水泵的工作动力，还可以用作垫圈面或用作填料补充，这样就可以通过密封技术防止流体的泄露。
2.2 提高水泵的总体效率实现节能目的
2.2.1 首先需要提高水泵的工作效率
我们在保证水泵流量和扬程一定的情况下发现，水泵的效率与水泵的功率之间呈负相关关系。而且水泵的实际工作效率往往达不到设计效率的标准值，我们可以通过提升水泵的工作效率来减少浪费的电量，进而实现水泵的节能目的。
2.2.2 其次我们需要提高水泵的自身效率
水泵在正常运转的过程中必然会产生一些能耗，因此实际上水泵的自身效率低于理想的100%，能耗主要来自水泵自身的零件摩擦、水流与水泵内部的摩擦等。采用均流技术可以有效抑制涡流的形成和扩展，是一种新的水泵节能技术。均流泵的匹配范围较宽，流量偏离对效率影响较小，有显著的节能效果。
2.3 引进智能节电技术实现负荷的实时调控
虽然地铁水泵的设计流量是正常运转下所需的流量，但是机组的负荷并不是一层不变的，尤其是在季节交替过程中，部分机组会出现负荷工作问题，冷冻、冷却水量有时过剩，若采用动态调节系统，使泵的流量自动跟踪机组负荷的变化，应能获得进一步的节能效果。
下面我们主要讨论一种水泵的节能改进技术，即多孔吸入流体输送技术。与传统的变频技术相比，这种技术更加稳定，节能效果更好，技术的操作原理如下所示： 多孔吸入流体增压装置分为三部分，首先是吸水室，其次是增压室，还有一个喷射室，当流体进入增压装置后，在负压的作用下被吸水室吸入增压室，流体在增压室内被连锁增压后进入喷射室与循环泵出口的水流汇成高密度的流体，从而在不变截面的管道中产生压力激波，将有效的压力转化为动能，流体增压装置所增的压力能够替代循环泵的部分扬程，在保持原设计循环泵流量扬程不变的情况下，一旦循环泵的扬程降低，则循环泵所配的电机功率将大幅下降，通过流体增压装置与水泵对应配套使用：改变水泵吸入口流体进入方式，改变叶轮之间单通道接触方式为多通道进入方式；改变水泵叶轮构造，使之与流体进入方式相匹配；在水泵出口处增加装置，改变输出流体与叶轮之间的接触方式，从而实现降低水泵功率作用，达到节能目的。
3 举例分析水泵节能改造
3.1 工程实际情况
比如，某地铁车站的空调水泵节能改造设备时冷却水泵，在节能改造前，确保所有的设备都是正常运转，改造计划是把一台30kw的冷却水泵改为18.5kw的水泵，还应增加一套流体增压设备，保证改造后的水泵能够正常工作，在系统流量一定的情况下实现水泵的节能目的。冷却水泵（30KW）共有四台，其中两台是用于工作的，另外两台是作为备用设备的。水泵主要参数是：流量72.2.L/S；扬程27m.每台每年的理论电耗为：W年=21.6万KW（以平均制冷运行工作24小时/天，每月工作30天，每年制冷系统工作10个月计算）。经现场实测冷却水泵其数据如表1所示：
功率计算公式：W=√3UIcosф
通过分析上表中测量的数据我们可以计算出水泵的实际功率是：W年=21.8万kw，进而发现，水泵的实际功率要大于理想值，所以目标水泵具有较大的节能潜力。
3.2 目标水泵的节能改进分析
我们把其中一台30kw的冷却水泵作为研究对象，改为18.5kw的水泵，还需要加设一套流体增压设备，改造后的水泵能够与原水泵一样正常工作，在确保其系统流量一定的条件下，比较节能效果。节电率=[（整改前电流-整改后电流）/整改前电流]*100%。经过水泵的节能改造效果分析可以得出：地铁系统在使用了增压设备及相关的配套设施后，尽管水泵的流量和压力没有太大的变化，但是水泵的电流和功率显著降低，所以，节能改造后的水泵在保证流量和压力相同的前提下，有效提升水泵的总体效率，最终完成节能改造任务。
4 结论
综上所述，地铁空调水泵经过科学的节能改造后，其节能效果有了显著提升，也就是说运用增加设备及其配套设施能够提升低地铁空调水泵的节能效果，值得大力推广使用。
参考文献：
[1] 薛志峰，江亿.北京市大型公共建筑用能现状与节能潜力分析[J].暖通空调，2004，34（09）：8-10.
[2] 张钦，袁立东.中小型空调水系统备用泵的优化设计探讨[J].制冷与空调，2009，9（02）：73-75.
[3] 白桦.流体力学泵与风机[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.