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水泵叶轮切削在节能降耗中的应用摘要：位于长江下游某市的自来水厂取水泵房改建于2007年，当时，由于受各方面条件的限制，取水泵房配置了4台同型号的轴向中开蜗壳式离心泵，4台配套电机控制系统均为直接启动，未配置变频调速装置。
经过10多年的运行，逐步暴露取水量不好调节，机组不好搭配，设备启停频繁，取水电单耗偏高等弊端。
加之该市长江水位全年落差变化很大，高低水位差大多数情况下超过一倍，导致水泵长时间不在高效区运行，电耗增加。
为实现水量调节方便，降低取水电单耗，同时，又尽可能地减少投资的目标，通过比选更换叶轮和增设变频调速设备两种方案，最终决定采用叶轮切削律对单台卧式离心泵进行核算并完成水泵叶轮更换。
结果表明：利用叶轮切削技术可以调节取水泵运行工况，降低运行电单耗，并取得了一定的经济效益。
关键词：水位；水泵效率；节能降耗1水厂及取水泵站概述1.1水厂华东某水厂始建于1938年，位于长江岸边滨江公园内，占地面积23.8亩，采用长江作为水源。
经过多次改扩建，现状设计总供水规模为10万m3/d，其中：一期（1984年建成）5.0万m3/d，二期（2007年建成）5.0万m3/d。
主要承担老城核心区的供水任务。
1.2取水泵站取水工程设计规模10万m3/d，包括取水头部、自流引水管、取水泵房、原水管道等。
设置4台卧式离心泵，单泵流量Q=1760m3/h，H=16.5m，P=110kW（表1）。
表1水泵及电机参数2近四年长江水位变化情况根据2017～2020年以来的水位（吴淞标高）统计，出现的最高水位、最低水位分别为12.65m和3.1m。
基于SPSS通过简单季节模型对对长江水位数据进行了研究，从实测与拟合数据来看，水位变化基本一致，具体水位变化见图1。
为保证在常水位与高水位下，水泵实际运行高效区间尽量覆盖，拟采用江水位7m 作为技改后的水泵扬程工况点。
图1近四年长江水位变化趋势图2反应池高程图3取水泵水头损失及工作高效点的核算通过取水泵房运行情况分析，水泵采用自灌式加压提升江水，必须汽蚀余量的大小不影响水泵的运行。
水泵系统基本特性及节能措施摘要：节能降耗是企业发展永恒的主题，更是备受铝加工企业重视。
在当今节能减排被列入基本国策的大背景下，泵类装置的节能自然成为节能工作的重点，为企业连续生产节约了可观的成本。
传统水泵由于种种原因，已经不能满足高效节能的运转要求，不仅给水泵用户直接造成了大量的经济损失，也给国家带来了巨大的能源浪费。
本文主要介绍了我司水泵系统设计与改造方面取得成效，以其对铝加工企业具有一定的指导作用。
本文主要分析水泵系统基本特性及节能措施关键词：水泵系统;效率;措施引言水泵是一种流体机械，属于生产设备，它能够把外界输入的能量转变为液体的势能和动能，使液体能量提高。
按工作原理和结构不同，水泵可以分为速度型，如离心泵、轴流泵等叶轮泵;体积型，如往复泵、回转泵等容积泵。
离心式泵按叶轮级数可分为单级泵和多级泵。
按扬程高低来分，有单级扬程低于20m水柱的低压泵;20～100m水柱的中压泵;大于100m水柱的高压泵。
按叶轮吸入方式有单吸和双吸之分。
1、水泵现场电能利用率测试水泵在某段时间内的有效电能是水泵有效电功率平均值与时间的乘积。
在现场测试过程中，水泵有效电功率随着水泵工况变化而变化，通常采用瞬时有效功率计算水泵电能利用率。
为了正确反映水泵电能利用情况，当水泵工况变化较大时，应分别测量负荷最大、最小及一般常用工况下电能利用率。
水泵用电系统中的电动机、联轴器等电能利用率或效率相对稳定，并且其能耗占整个系统能耗比重较小，对于整个用电系统而言，应特别注意水泵效率ηs的测定。
2、提升水泵能源利用效率面临的几点问题目前，水泵是能源消耗量较大的企业之一。
水泵是主要的流体输送设备，其能耗非常大，因此水泵节能工作的发展显得尤为重要。
因此，水泵节能技术的发展可以说是不可缺少的，特别是水泵运行效率的高低对节能整体效果有着不可忽视的影响。
目前，国内泵的运行效率普遍较低，再加上我国泵的给定效率远远高于发达国家，但实际应用效果来源明显低于发达国家，其能耗可以说非常大。
通过泵叶轮削减提高离心泵性能摘要作为海水淡化装置中必不可少的一个部分，离心泵是能量的主要消耗者。
由于海水淡化装置容量大，其所有零部件包括离心泵的高效运转至关重要。
我们经常可以发现离心泵会由于各种原因导致其无法以最佳状态运转。
这里推荐的泵叶轮削减法就是提高离心泵性能的方法之一。
泵叶轮削减是厂家和用户调节离心水泵扬程，迎合实际需要的一种常用方法。
削减后的泵与原始的泵并不是完全相似的，因为只有一些参数被更改，而其他的保持不变。
尽管如此，这里仍然列出了一些假定的有效相似性，并通过一系列的实验对其进行检验。
一个低比速（sp=19,745 r.p.m.m0.75 s −0.5）的离心泵叶轮在被削减后实验成功。
对于这个特定的泵来说，被忽视的相似性对于水泵扬程的影响大概为±3.94%，对于功率的影响大概为±5.24%，两者的可靠性均为95%。
1. 引言离心泵或许是工业生产和日常生活中最常使用到的机械了。
从发明伊始，离心机经历了长时间的进化发展才走到了今天，因其用途广泛而广为人们接受。
早在几个世纪前，离心泵的物理原理就在欧拉推导的一个的著名的方程中得到了描述，后来该公式以欧拉的名字命名，叫做涡轮机械的欧拉方程。
如果没有合理的分析的话，离心泵的很多技术应用都无法实现，特别是关于泵的一些输出参数即水泵扬程和效率。
海水淡化装置的基本运转，也就是脱盐是靠离心泵维持的，或者更准确的说离开了离心泵，海水淡化装置就无法工作。
同时，所有的商业脱盐工艺都需要消耗大量的电能和热能。
电能的主要消耗是用来支持离心泵传动的。
例如，在多效蒸馏中，每吨蒸馏水的所消耗的泵功率为0.7-1.2千瓦时，在多级闪蒸中，每吨蒸馏水的所消耗的泵功率为5-6千瓦时【1】。
在一些情况下的反渗透中，1立方蒸馏水所消耗的的泵功率为3-4.8千瓦时（1立方水货海水约等于1吨）【2】。
由于现代海水淡化装置的大容量，优化其各零部件成为迫切需要。
因此，作为海水淡化装置的重要部分，离心泵的最佳选择和最佳操作理应尽可能得到最好的关注【3】。
叶轮切割在离心水泵节能改造中的应用
马西伟;生瑞东
【期刊名称】《石油石化物资采购》
【年(卷),期】2024()5
【摘要】当下低碳理念深入人心,为减少能源消耗,促使环境可持续发展,对当前离心水泵的应用进行节能改造,通过叶轮切割在其改造过程中的应用,提高其效率的同时减少能耗,在对其进行节能改造的过程中,探究促使减少能源消耗的策略和方式,为其传输设备有更广泛的应用奠定坚实的基础。
【总页数】3页(P133-135)
【作者】马西伟;生瑞东
【作者单位】山东亨泉能源科技有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】F42
【相关文献】
1.水泵叶轮切削在水厂节能技术改造中的应用
2.叶轮切削在水泵节能改造中的应用
3.叶轮切割法在电厂常用离心水泵改造中的应用
4.水泵叶轮切屑在节能技术改造中的应用
5.叶轮切割在离心水泵节能改造中的应用
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浅析自来水厂机泵设备节能降耗措施自来水是城市发展，居民生活的重要保障，自来水企业对城市的发展有着不可或缺的作用。
因此，自来水企业实施节能降耗措施，有着重要的意义。
文章着重研究自来水厂机泵设备效率低下、能耗大的影响因素，并针对具体原因介绍了应如何采取有效的措施。
标签：自来水厂；机泵设备；节能降耗引言：自来水是指通过自来水处理厂净化、消毒后生产出来的符合国家饮用水标准的供人们生活、生产使用的水。
自来水企业就承担着对原水的净化、消毒、过滤等任务，从而满足广大市民对饮用水的需求。
因此，自来水企业对城市的发展、居民的生活会产生非常重要的影响，自来水企业实施节能降耗措施，也有着非常重要的意义。
一、能耗影响因素分析（一）设备利用率的影响供水处理设备的利用率和供水处理直接能耗有着密切的关系。
设备闲置率高，实际利用率太低不仅会增加基础建设和设备方面的总投资，还会造成设备闲置损坏等问题。
因此，提高供水处理厂用电设备的设备利用率，尤其提高耗能较大单元的设备利用率，使其充分发挥作用，有效利用其价值，具有显著的节能降耗效果。
（二）设备能量转化效率的影响供水设备能量转化效率和供水处理直接能耗有很大的关系，转化效率越高，处理单位耗能越少。
（三）供水厂控制及管理水平的影响供水厂的控制及运行管理也会影响供水厂能耗。
供水厂能耗与实际运行参数调节（溶解氧浓度等）、监测和控制情况、自动化水平等运行管理水平也有很大关系。
节能措施和手段的实现也需要依赖具体实际处理过程中的运行管理。
二、自来水企业节电的措施（一）要充分利用变压器的最佳负荷率变压器最佳工作效率时的负荷率是0.5—0.61，如果变压器运行在最佳负荷率以下，其效率随负荷率减小下降很快；从最佳负荷率至额定值，其效率缓慢下降至额定效率。
因此，要充分的发挥变压器的最佳效率，根据负荷的情况合理配置变压器，对原配置不合理的变压器要进行更换，尽可能的充分利用变压器的最佳负荷率。
从而提高自来水企业的经济效益，达到节能节电的目的。
叶轮切割与节能【摘要】离心泵广泛应用于炼化企业。
在泵生产及应用过程中，我们经常遇到的问题是，泵的性能参数、设计要求及使用要求或多或少地存在偏差，这就要求通过最少的工作量或改变最少的零件，使泵的性能参数得到校正，以期满足我们对其性能的各种要求。
因此对离心泵叶轮切割公式及方法，并按照各种方法对现场离心泵叶轮进行切割后，使电机得电流发生变化，以此得出节能的效果。
【关键词】离心泵；叶轮切割；切割量；直径修正公式；应用及节能1 离心泵应用中存在的问题应用离心泵相似定律。
计算叶轮外径切割量。
通过改变叶轮外径尺寸，达到扩展离心泵使用范围的目的。
加以推广应用.用来按要求校正离心泵性能参数，以满足设备运行工况的需要.可以收到良好的安全和经济效益。
通常的做法有以下三种：①利用管线配置的阀门进行调节。
②改变转速。
③切割叶轮，使泵性能满足要求。
从这三种情况可以看出：第一种方法，在生产装置正常运行的情况下，无法实现。
第二种情况，需加变频器，对于电机加变频器来改变，机泵的运转速度来满足生产需求，对于生产工艺需要经常改变的机泵，是合适的，但对于不需要经常改变的机泵的电机加变频器，就不是很合适，因为大家都知道，变频器的价格昂贵，因此我们把解决问题的方法确定在：切割叶轮，已达到节能降耗的目的。
我厂由于各装置最初不配套，在机泵电机选型时，考虑到以后的升级再配套，留有一定的余量，使部分设备存在着大马拉小车的现象，这就使大量的能量白白的损失掉，不能真正的用到生产当中，因此，把这部分设备挑选出来，进行叶轮切割，既要满足生产需求，又能达到节能降耗的目的。
经过挑选我们选定以下12台机泵进行试验：为了慎重起见，我们又从12台设备中选出3台进行试验。
2 确定叶轮切割量的方法经过对国内外各泵厂家对于机泵叶轮切割修正系数来比较，对某确定的一台泵来讲，有以下不同的切割尺寸：（重催P-215，叶轮直径390MM）为保证泵叶轮车削不致过量.实际中是分几个尺寸从大到小分次进行的，每次切割后都要进行的试装，一看节能效果情况。
近年来随着石化工业的迅速发展以及生产规模的不断扩大，能耗已成为石油化工企业加工成本的重要组成部分，直接影响一个企业的经济效益。
而电又占能耗中的相当比例(据统计在20％一30％不等)，因此炼油行业节能、减排、降耗是企业发展壮大的必由之路，如何降低电耗是最现实的问题，它直接决定企业经济效益的好坏。
一、常底渣油系统工艺流程图1 常底渣油系统由图1知，常底渣油经塔底抽出→P-112A/B→流量调节阀FIC0902A/B→减压炉→减压塔,生产操作中通过调节阀FIC0902A/B开度来控制流量。
二、常底渣油泵P-112A运行现状该装置设计年加工量为250万吨/年，但实际生产中装置加工负荷偏低，致使P-112A长期在低负荷下运行，机泵运行状态长期偏离设计工况，不仅降低运行效率，而且降低设备使用寿命。
改造前泵入口压力为0.06MPa，泵出口压力为1.3MPa，FIC0902A/B阀后平均压力为0.43MPa，阀前后压差0.87MPa，管路阻力系数大，节流严重，造成大量机泵轴功率损失。
三、 叶轮改造1.机泵系统的节能改造就是通过调节电机、泵、出口管道之间的匹配，以达到机泵输送一定量介质时所消耗的能量最小。
电机的节能改造就是要使电机的额定输出功率接近泵的轴功率提高电机负载率，从而提高电机效率和功率因数cos∮，降低电机内部无功消耗，现在普遍采用的电机节能方法是更换新型电机，选用电机的额定功率略高于泵工作时轴功率。
但此处更换电机成本耗费大、耗时长，不利于装置的安全运行，因此不采用更换电机的方法。
由表1知，现运行常底渣油系统管路阻力系数大，节流严重，可开大调节阀开度，降低管路阻力系数，同时P-112A出口扬程偏高，运行流量与设计流量偏差大，可通过改造机泵，降低泵出口扬程。
图2 机泵及管路特性曲线示意图如图2所示,曲线a1为调节阀节流严重情况下的管路特性曲线，b1为机泵改造前特性曲线，工作点为c1。
开大调节阀开度，管路阻力系数下降，管路特性曲线由a1移至a2，为保持工艺介质流量qv不变，机泵特性曲线需由b1移至b2，工作点由c1移至c2，就需要降低泵出口扬程。
切削水泵叶轮在节能技术中的应用
摘要：在实际生产中，水泵长时间偏离高效区间运行，造成电能极大浪费的
现象在很多工业水厂的生产中普遍存在，它是传统水泵选型方法带来的弊端。
通
过水泵叶轮切削改造等方法可改变水泵的运行工况点，使水泵运行于高效区间内，达到节能的目的。
同时切削后的叶轮在运行过程中，由于流量、压力的下降，致
使需求配用电机的功率也相应下降，可更换相匹配低功率的电机，杜绝了大马拉
小车的现象，具有较好的经济效益。
关键词：节能；水泵选型；高效区间；叶轮切削
1前言
包钢某车间加压泵站二组泵是供应白云矿区澄清水的源头泵站，内设四台型
号为350S125A的泵组，原设计为三运一备。
自2009年10月投产以来，由于巴
润公司二期项目尚未建设，用水量小，该泵组只运行一台水泵，且还需控制出水
阀门（13°左右），造成能源浪费。
2019年10月通过切削201#泵叶轮的方式，
解决了控制出水门供水的难题，为下一步更换较低功率的电机奠定基础，是一项
节能的好举措，产生了较好的经济效益。
2问题提出
巴润公司长远规划按550万吨铁矿生产能力设计用水量为2500m3/h，一期按300万吨铁矿生产能力建设，2009年投产后，白云矿区的实际平均用水量仅为1000m3/h。
而加压泵站泵组及配用电机的参数见表1。
表1 加压泵站二组泵及配用电机的参数
从表面上看，用户的用水量和运行一台水泵的流量数值相接近。
但在实际运行中，运行一台水泵的流量可达到1550米3/时，远远超过用户的用水量，为满足用户的需求，只能将运行的泵组进行控制出水阀门供水(见表2)。
根据用户近两年的用水量，该泵组出水阀门大都控制在13°左右供水，而且有部分能耗浪费在闸门上，不利于节能。
表2 加压泵组201#泵出水门开度与供水量的关系
3原因分析
在工业水厂设计中，往往要按照长远规划来设计水泵较大流量、供水管道管径较大，水泵组选型时，首先考虑水泵组应满足最不利工况点的要求，即以长远规划的设计最大用水量和压力来计算水泵组并联运行时的设计流量和设计扬程。
根据此法选型的水泵往往满足了长远规划的最不利工况点大流量的需求，却忽略了近期水泵小流量供水对能耗的考虑。
因此，在近期加压泵组二组泵的实际运行中，用户用水量较小，达不到设计水泵组运行的台数，绝大部分时间是低于设计泵台数或单台泵供水，泵组总供水
=λ×Ｌ×Ｖ２/(２ｄ×量减小，管道内的流速降低、管阻减小〔由达西公式：h
f
ｇ)可知〕。
为了满足泵的特性，只有通过控制出水门，减少管道送水断面，即改变了管道特性曲线将由“1设计的管道特性曲线”转变为“2单台泵控制出水门的运行的管道特性曲线”，水泵运行工况点由B点移至C点（见图1所示），水泵会在高扬程、小流量工况上运行。
上图中，Q~HⅠ+Ⅱ在长远规划时的三台泵并联运行时设计水泵的特性曲线，
A点为长远规划时的三台泵并联运行时设计水泵运行的高效工况点；Q~HⅠ在近期
时的一台泵单独运行时水泵的特性曲线，B点为单台泵运行工况点，此点明显偏
离高效区间，此时水泵的泵轴功率已接近配用的电机功率，耗电量较大，而且水
泵效率低，还容易发生汽蚀。
在实际生产中，为了确保水泵的安全运行，也为了
使水泵运行于高效区间内，只能通过关小出水阀门来改变管道特性曲线，从而改
变水泵的运行工况点（上图C点）。
此举使水泵安全运行于高效区间内，却致使
大量的能量消耗在阀门上，造成电能很大的浪费。
4改造措施
为了节约能耗，有必要对送水泵实施节能改造。
水泵的节能改造，主要是通
过改变水泵的运行工况点，使水泵始终运行于高效区间内，且运行工况与供水用
户实际所需一致。
改变水泵的工况点，通常可通过两条途径来实现：一是变频调
速运行，即通过改变水泵的转速，来改变水泵的运行曲线，使水泵的出水压力与
管道特性实际所需一致，从而达到节能的目的。
变频调速是调速技术中最好的一种，它是解决能耗问题的最好方法之一，已在给水厂得以应用，且取得了很好的
经济效益。
但因变频调速设备造价较高，改造投入大，故此，变频调速装置暂时
未能实施。
另一种改变水泵工况点的途径是叶轮切削改造，其原理是经过切削的
叶轮，其特性曲线会按一定规律发生变化。
根据切削后的运行参数，计算切削量，改变叶轮的外径，使水泵特性曲线按要求发生变化，从而使水泵运行于与管网实
际所需一致的高效区间内，减少了水泵电能消耗的目的。
根据比例定律及厂家提供原有叶轮的直径(D=630mm)，结合实际运行时的管
道特性数据，可计算201#水泵叶轮的切削量：
(D′/ D)2= H′/ H
D′= D×√(H′/ H)
D′=630×√0.89/1.07)
=575(mm)
故切削量为：D - D′= 630 – 575 = 55(mm)
切削后额定流量为：
Q′/ Q = D′/ D
Q′= Q×(D′/ D)
Q′=1157×(575/630)
=1056（m3/h）≥1000（m3/h）（满足用户需求）
额定轴功率：N′/ N = (D′/ D)3
N′= N×(D′/ D) 3
N′= N×(D′/ D) 3
=432×(575/630) 3
=359（KW）
其中：D′―切削后的叶轮直径(mm)
D ―切削前的叶轮直径(mm)
H′―切削后的实际扬程(m) （由运行实测压力数据可得）H ―切削前的扬程(m)
Q′―切削后的额定流量(m3/h )
Q ―切削前的额定流量(m3/h )
N′―切削后的额定功率（KW）
N ―切削前的额定功率（KW）
5改造后效果及经济效益分析
5.1 改造后效果
该水泵运行至今已近三个月，运行实际数据完全和理论计算相符合，既满足
了用户用水量需求，又达到了水泵出水阀门全开的目的，适应了供水管网实际所需，同时运行稳定，噪音相比也低，值得向工业水厂推广。
5.2改造后经济效益分析
改造前后的效益分析可以通过两种方法计算：
一是从以上改造前后水泵的额定轴功率可以看出，改造后水泵的轴功率明显
减少了73Kw（432-359=73Kw），每年节约用电73KW×24H×365T =639480Kw.h，
折合人民币约287766元。
二是通过改造前后运行电流进行计算，改造前按1000m3/h控门供水时水泵运
行电流为37A，改造后运行电流为32A，由此可得，改造前电机输出功率：P
输
=√3×UIcosφ=1.732×10000V×37A×0.86/1000=551Kw;改造后电机输出功率：
P
=√3×UIcosφ=1.732×10000V×32×0.86/1000=477 Kw。
改造后可每小时可输
节约用电74Kw.h，每年节约用电74 Kw×24H×365天=648240Kw.h••，折合人民
币约291708元。
由此可见，改造前后每年可节约近30万元，而水泵原有切削叶轮的加工费
用仅仅为2000元，其经济效益显著。
由于水泵的轴功率降低，该水泵配用电机功率也相应降低，经测算只需配用470KW功率的电机即可满足改造后的水泵运行，而目前使用的电机功率为560 Kw。
下一步，我们将计划更换该电机，避免大马拉小车现象，这里不再赘述。
6结束语
在工业水厂设计中，进行水泵选型时，应对水泵的运行工况进行排列分析，
从水厂的投产初期、中期至达到设计规模，以及不同时期的供水量要求，应有较
深入的了解，以此来指导选用水泵，才能达到既满足供水要求，又能节约能耗。
但传统的送水泵选型方法仅是以远期规划管网最不利工况点作为水泵的设计流量
和设计扬程进行选泵，致使水泵近期长时间偏离高效段运行，造成电能极大的浪费。
所以，在工业水厂的改造中，水泵的节能改造是重头戏，其中，叶轮切削改
造技术是水泵节能改造技术中最简便可行，最有效的一种方法，在给水厂的改造
中得以广泛应用。
在给水厂的改造中，无论是水泵选型，还是实施叶轮切削改造，均应根据供水管网的实际所需，以管网用水的平均流量、平均压力作为水泵的设
计流量和设计扬程进行选泵或叶轮切削计算，同时兼顾大流量点和小流量点二个
工况点均处于水泵的高效区间内。
这样，通过改造，水泵的实际运行效率将大大
提高，可大大降低能耗，具有显著的经济效益，不失为供水单位节能增效的重要
举措。
参考文献：
[1] 姜乃昌.水泵及水泵站.出版地：中国建筑工业出版社，1993.6
[2] 严煦世，范瑾初.给水工程.出版地：中国建筑工业出版社，1999.12
[3] 秦曾煌.电工学. 出版地：高等教育出版社，1992.9
作者简介：赵建国（1968- ）,男，河北大城县，冶金机械专业，高级技师，包钢钢联动供总厂给水二部从事技能大师工作。
陈雨（1971- ）,男，内蒙古商
都县，给水排水中级工程师，大学本科，包钢钢联动供总厂给水二部从事管理工作。
