离心泵的选型与节能
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摘 要：在日常使用过程中由于很少有用户考虑到泵与系统匹配不合理而带来的巨大的能源损耗而导致运行成本大大上升。事实上，这种现象在实践中是普遍存在的，而且很多地方还相当严重。其中所选用的泵的扬程远远高于系统的实际阻力和长距离输水时管径选择过小是最为普遍的问题。
一、离心泵选型过程中存在的问题
1.所选用泵的扬程远远高于系统的实际阻力
所选泵的扬程高于系统的实际阻力，这种情况广泛地存在于实践中，空调循环系统中尤为常见。用户在使用时，由于对于设计使用流量，系统的阻力远远小于泵的扬程，不得不采取关小闸阀的方法，人为地增加系统的阻力，使水泵运行在设计流量附近，以免电动机超功。如果泵的扬程高于系统的实际阻力很多，那么水泵有相当一部分能量消耗在阀门上，如图1
H-Q曲线为某台泵的扬程曲线，K1为某系统（阀门全开状态）的管路阻力特性曲线。当阀门全开时，水泵工作在Q1流量点。为了使水泵工作在额定流量（系统设计流量）Q0点，采用关小阀门的方法使管路阻力特性曲线由K1变为K0，当流量为Q1时，系统阻力为H1，关小阀门后为H0，故消耗阀门上的扬程为P=γH0 Q0/η。对于设计流量Q0系统的实际阻力为H2（阀门全开状态），而泵的扬程为H0，由以上公式得知，对于某固定系统，当流量为Q0时其阻力H2为定值，如果所选泵的扬程（流量为Q0）时H0越大，则H就越大，消耗在阀门上的功率P也越大。当然，水泵由Q1工况变动到Q0工况运行时功率也相应有所减小，但减少值远低于消耗在阀门上的功率。
2.长距离输水时管径选择过小
有些需要长距离输水的用户，在选择管径时缺乏经验，所选的管径相对于要求输送的流量而言显得过小。这就势必造成管路损失很大，导致所需泵的扬程过高。在要求输送的流量不变的情况下，泵的功率要求增大，购买费用都增大。
二、选型过程中产生问题的原因及分析
1.产生的原因
1.1管路系统阻力理论计算方面 供水系统设计人员设计好管路后，就要根据设计流量、管径大小、管路长度、管件材料、空间布置形成、管路附件及几何高度来确定管路系统阻力。至此可以看出，影响管路系统阻力的原因很多，准确计算管路系统的阻力就变成一件比较困难的事情。由于水力学理论的局限性，单从理论方面还难以准确计算出管路系统阻力。一般做法是半理论半经验法，从某种意义上讲经验法计算阻力更接近真值。
1.2供水系统设计人员方面 供水系统设计人员在计算管路系统阻力时过于保守，根据理论和经验算出一个值，但为了保险，再乘以一个保险系数，得出计算值。如果保险系数取得太大，就造成了计算值远远大于实际值。对于一个管路系统，不同设计者计算的阻力值是不一样的，往往是经验越丰富，管路系统阻力计算值就与真值越接近，反之就相差很大（一般是大于真值得）。
1.3泵的选型方面 泵生产厂家或经销商拿到设计人员的参数（已经大于真值）后，开始选泵，一般的做法是。宁大勿小，保证能用。所提供的泵的性能参数等于或略大于计算值，大的幅度往往决定于供货商的产品与设计参数接近程度。从这方面讲，有可能所选的泵的性能参数又比计算值大，就这样一高再高，导致所选用泵的扬程远远大于系统的阻力，这无疑也增加了用户的购置费用。
2.分析
这个问题产生的原因比较简单，一般是由于用户缺乏水泵运行常识造成的。由于管路很长，管件的购置费用很大，同样的长度管径较小的费用也少。所以一般用户从资金方面考虑，就购置了口径较小的管件，却没有考虑到因此而导致的泵功率增加，运行费用增大。
三、离心泵选型解决办法
1.选用泵扬程高于系统实际阻力的解决办法
1.1正确计算管路阻力损失 在计算管路阻力损失时，多参考资料，同事注意统计以往的设计与实践差值，总结经验，使计算值略大于真值。
1.2对泵选型的要求 选泵人员在选泵时，使所选用的泵的扬程等于或略大于设计人员提供的参数，不要有太大的余量。
1.3对用户的要求 对于已经安装好了的系统，而且系统的阻力主要是靠关闭阀门来获得，如果是以获得水量为目的的系统，建议在大流量（以电动机不超功为限）使用，以便使抽水的单价降下来，如图2所示。
如果P2/Q2P1/Q1，则说明在Q2点使用时，每吨水的费用大于Q1点使用。一般情况下，清水离心泵在大流量时，轴功率与流量的比值小于设计点，所以大流量点每天所消耗的电能小于设计点。
1.4建议做一些有益的实验 日本等国家已经通过试验给出了每百米不同材质、不同口径直管段在不同流量时的阻力损失，为管路阻力损失的准确计算不但提供了极大的方便，而且根据此计算出的管路阻力损失比较接近真值。建议我们也可以结合棺材的具体情况，做一做这方面的试验，为准确计算管路损失提供有力的试验支持，从而减小因计算值过大而引起的巨大能源浪费。
2.对于选择管径过小的解决办法
对于管径选择尤其是长距离输水时，管径选择过小，则会出现因离心泵功率过大而导致运行费用增加；管径选择过大，管路及其附件的购置费用相应增大，所以对于一定流量如何选择管径也是一个很重要的问题。对此建议，对于200mm以下管径，管内流速取1～1.8m/s；对于200mm以上管径，管内流速取1.8～2.1m/s，大流量取大值，小流量取小值。一般第一次试算管内流速可取2m/s。
通过分析，只要通过设计人员及用户的努力，使所选的离心泵与系统阻力相匹配，合理选择管径，使高效水泵高效使用，仅在离心泵使用方面就可以节约很多能源。
参考文献
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[3]丁新颖；侯金富；席萌；刘亿群；张勇；关于离心泵最小流量的探讨.水泵技术.2012.06.22-25.
作者简介：吴本海（1967年5月3日）籍贯：江苏省南京市六合区，1991年毕业于中央广播电视大学、专科、机械设计专业，供职南京蓝星化工新材料有限公司，职称：工程师研究方向：化工设备设计和应用。