牟介刚
浙江工业大学工业泵研究所 所长
中国泵系统绿色节能产业联盟 理事长
全国泵标准化技术委员会 副主任
国家泵类产品质量检验中心 副主任
绿色电机系统专委会 副主任
【摘 要】论文作者对离心泵节能技术工作进行了详细的分析，指出离心泵节能工作在技术层面上是可行的，但针对目前泵行业的节能工作现状，实事求是地分析了开展节能工作存在着各种不利因素，指出开展离心泵节能工作目前应采取具体措施。
【关键词】离心泵节能分析采取措施
1绪言
能源是发展国民经济、改善人类生活水平的重要物质基础。随着我国经济的高速发展和全球能源的日益减少，节约能源是目前我国重要的战略决策。
泵类产品是非常重要的一种机械，每年国内的需求量在2500多亿元以上，每年全国发电量的20%~25%要消耗在泵类产品上，因此泵类产品广泛地开展节能工作是非常重要的一项工作，是没有选择余地的。在众多的泵类产品当中，离心泵要占有80%左右的比例，清水离心泵是我国经济建设中必不可少的设备，应用广泛，作用十分重大，泵类产品的节能工作首先要从清水离心泵产品开始进行工作，清水离心泵的节能工作是非常重要和刻不容缓的。
2离心泵节能的技术分析
近十年来，随着全球经济和科学技术的高速发展，产生了很多先进的科研成果和高水平的机械加工设备，对泵类产品的节能工作是非常有利的，具体主要有以下几个方面：
2.1CAD/CFD技术的应用
随着计算机技术的迅速发展，CAD/CFD技术的诞生，对探索离心泵内部流动规律和提高离心泵现代设计方法的研究，带来了非常大的希望。
离心泵现代设计方法应该是传统设计方法、CAD/CFD技术、试验手段三者相结合的一种设计方法，三者缺一不可。关于计算机先进技术在离心泵产品设计当中的应用，许多科研工作者对此进行了研究，许多文献进行相关的报到，研究内容与实际设计工作相结合的内容较少，牟介刚在博士论文的研究工作中，提出了离心泵现代设计方法的思想具体实施方案。
2.2 传统设计方法的提高和改进
1 高汽蚀性能的水力模型库设计
汽蚀性能是离心泵性能中非常重要的一个技术指标，在相似换算法中由于叶轮的进口尺寸不同、泵的转速不同，叶轮的进口尺寸很难做到几何相似，就更谈不上运动相似和动力相似，因此汽蚀性能的相似换算结果偏差比较大。应建立高汽蚀性能的水力模型库。
2全面合理的水力模型库的建立
传统水力模型库选择模型时，参考的标准主要是泵的效率指标，还有许多因素需要考虑进去，具体因素如下：泵性能曲线、泵的性能参数的匹配性、泵结构因素等。
3速度系数法的提高与改进
影响速度系数的因素除了泵的比转速以外，还有其他一些重要因素，其中，影响出口圆周速度系数的主要有：泵的结构、叶片出口安放角、叶片数；影响进口速度系数的主要有：泵的结构、叶片进口冲角、叶片数。应分析统计主要影响因素的影响程度，并总结出影响因素的变化规律，可以根据影响程度的规律进行修正，这样将显著地提高速度系数法的准确度。
2.3CAM技术在泵制造过程中的应用
CAM计算机辅助制造在产品的制造过程中是目前比较先进的一门技术，CAM技术在离心泵制造过程中的应用将给离心泵的节能工作带来非常理想的效果，主要在以下几个方面开展了此项工作。
1离心泵水力模型模具制作
传统的模具制作基本是采用手工制作，手工制作的不足就是误差太大，不能准确地保证水力模型的内部流动型线，效率偏低，水力性能不易保证，应用CAM技术，将克服这一不足。
2离心泵水力零部件加工制造
离心泵的水力零部件传统的加工制造方法是：通过铸造形成毛坯件，再通过机械设备将外形尺寸进行加工制造形成成品件。零部件的内侧铸造完成后就不再进行机械加工，内侧尺寸由于模型的误差翻砂误差原因，内侧尺寸要产生很大的误差，同时粗糙度较差，对水力性能的大小和效率要带来较大的影响，效率低，流量扬程不易保证，应用CAM技术，采数控机械加工设备，可以直接将叶轮，泵体等零部件的内侧尺寸直接加工铸造完成，完全按着设计工程师的设计要求进行加工制造，高质量地保证内侧型线的准确性，尺寸精度提高，粗糙度提高，流量，扬程能够保证，效率提高。
2.4 铸造技术水平的提高
铸造技术水平的高低直接影响零部件质量的好坏，最终直接影响整机质量的好坏，铸造水力模型的水力尺寸大小直接影响泵的性能参数大小，铸造零部件内表面粗糙度的好坏与泵的效率指标有直接的关系，铸造技术对泵的性能指标有着重要的影响。
下面分几个方面介绍铸造技术水平提高的技术措施：
1 提高离心泵水力模型模具的制造质量
离心泵水力模型模具制造质量的好坏，直接影响水力模型铸造毛坯件的铸造质量，传统的水力模型模具均采用手工制作，制造的尺寸偏差较大，影响水力性能的技术性能指标。目前比较先进的制造方法是采用CAM技术，应用数控机械加工制造设备进行模具的加工制造，效果非常好，有利于提高离心泵的效率指标。
2 提高离心泵水力模型模具的材料等级
很多企业为了减少制造成本，往往采用木质模具，木质模具的尺寸偏差大，易产生变形，铸造毛坯件的粗糙度也不好，与金属模具相比各方面的性能都要相差很多，为了进一步提高水力模型的毛坯件质量，保证各项水力性能的技术指标，应大力提高离心泵水力模型模具的材料等级，使所有模具均采用金属材料，但不足之处是增加制造成本。
3 采用技术水平高的铸造方法
传统的铸造方法是采用普通的砂型铸造，铸造毛坯件的质量比较差，铸件的厚度偏大，浪费材料，增大成本，毛坯件尺寸误差比较大，不易保证水力尺寸和水力性能，毛坯件的粗糙度不好，增加水力损失。先进的精密铸造方法可以很好地克服以上的不足之处。
2.5 调节转速的节能方法
调节转速的方法具有良好的节能效果，这已被国内外许多实践所证明。在许多泵的应用场合，有时需要泵的性能参数恒定不变的，有时需要泵的性能参数要根据使用条件进行变化，调节转速可以达到这一目的，同时由于提高管路效率，从而使装置效率明显提高。速。但传动比较大时，其效率也会明显降低。
2.6 提高水泵选型的技术水平
由于各种原因，在泵的选型设计方面存在着许多不合理的现象，由于这些不合理现象的存在，浪费能源，给节能工作带来了很大的影响。
1 水泵选型应遵循以下原则：
n 使用单位合理确定泵的性能参数和必备工作条件；
n 设计部门应合理确定泵的类型、参数，合理满足现场使用条件；
n 全面考虑泵的最高效率、高效率范围、实际使用效率指标；
n 进行技术经济比较，从中选择技术上先进、经济上合理的方案；
2 提高离心泵系统运行的效率指标
离心泵的节能工作不应仅限于研究离心泵自身效率大小，应更广泛地研究整个系统的各个方面效率指标，从而做到整个系统的高效节能，这方面的潜力是比较大的，在以下几个方面应进行详细的分析研究：
n 离心泵机组与整个生产系统的配置是否合理，即要满足使用要求，又要达到节能要求；
n 离心泵与电机的配置是否合理，电机的节能效果如何；
n 管路的配置是否合理，减少管路，提高管路效率；
n 传动装置的配置是否合理，传动装置选择和使用，不仅会影响传动效率，而且对动力机、水泵和管路效率都有影响；
n 效率与汽蚀余量的性能指标参数配置是否合理；
n 离心泵系统运行的管路、维护等方面是否合理。
3高效节能的不利因素
离心泵高效节能是必须要开展的工作，但在实际工作的执行过程中，还存在着许多因素不利于节能工作，近十年的节能工作过程就充分证明了这一点，对此我们要有清醒正确的认识，以便于采取各项措施开展节能工作，不利因素主要有以下几个方面：
3.1国内人民群众对节能工作的意识淡化
多年来对全国人民群众的宣传内容是：“中国是一个地大物博、能源丰富的大国”，因此在人们的思想意识当中始终认为中国是能源用之不尽的国家，用不着开展节能工作，思想上一时适应不了。政府对于节能工作的宣传力度也非常不够的，缺少工作的连续性。
3.2国家并没有切实可行的针对节能工作的优惠政策
离心泵的节能工作开展了许多年，泵行业的归口技术单位和企业投入了较大的人力物力，同时也取得了一定的工作成绩。但是开展节能工作的企业并没有得到什么实惠，反而增加产品的成本，市场并没有进一步增大，反而还有减少的现象，这极大地损害了企业开展节能工作的积极性，这主要原因是国家并没有出台相应针对节能工作的优惠政策，严重影响了节能工作的进一步开展。
3.3离心泵使用单位采购方针对节能工作重视不够
国家并没有必须使用节能产品的规定政策，离心泵的使用单位在采购离心泵产品的过程中，并没有考核离心泵的节能技术指标，这样采购的原则主要遵循：在满足使用条件的基础上，尽量采购价格偏低的产品。有的使用单位领导干部目光短浅，并没有考虑企业的长远利益。真正高效节能的离心泵产品，由于价格偏高，并没有引起使用单位采购方的兴趣。
3.4离心泵制造单位注重经济利益，对节能工作重视不够
离心泵制造单位过分追求企业的经济效益，生产节能离心泵产品，国家没有优惠政策，在使用单位没有市场，因此对节能工作的积极性不高，近几年来曾多次出现这样的现象：国家多次 明令禁止生产的离心泵产品，仍在私下生产制造，并且仍然有较大的市场，例如：B型、BA型清水离心泵。
3.5传统节能概念不正确影响节能工作的进一步发展
传统的节能概念是提高离心泵的效率指标，实际这样的节能概念是不准确的，全面的节能内容不仅仅是一个效率指标，还有其它很多的内容。对于有些用户真正重视的技术指标并不是效率，有些重要的使用场合，电机的安全余量达到20%~30%，因此效率的较小差异用户并不十分在意，国外的节能概念比较准确，那就是离心泵产品总的使用寿命内，尽量降低离心泵各种消耗成本，例如：设计、制造、维护成本等等。
3.6离心泵使用条件的复杂性影响节能工作的开展
离心泵的使用条件是比较复杂的，需要离心泵具备各种性能，例如：泵的水力性能技术指标、泵的材料、泵的密封性能、泵的可靠性性能、泵的总体结构、泵耐高温性能等等，有些性能又是不便于试验室检测的，即便于能够检测，检测的费用也特别昂贵，而这些性能又是与离心泵系统节能有着重要联系的，因此这种复杂性严重影响节能工作的进一步发展，这也是离心泵节能工作得不到使用单位认可的一个原因。
3.7整个社会初级阶段的发展过程影响节能工作的开展
目前我们仍处于社会主义初级阶段，人们的思想意识、行为准则，追求的奋斗目标等等，都不是十分正确的，对节能工作的认识和工作的开展也都是不理想，因此从整个社会初级阶段的发展进程来看，影响节能工作的进一步开展。
4结论和措施
从上面的分析来看，针对于离心泵节能工作的开展，从技术层面上来看是完全可行的，具备这方面的技术力量，但从其它方面的不利因素看，工作开展起来的阻力又是较大的，如果做的不好，又是重复过去的经历，喊了半天，效果并不理想。
要想真正开展好离心泵的节能工作，还要政府出面，采取一些强制性措施，出台一些优惠政策，成立一些专门主管节能工作的领导部门，进行全民范围内的广泛宣传，消除上面提到的不利因素，这样才能使节能工作进入良性循环。
参 考 文 献
[1] 袁寿其.低比速离心泵理论与设计.北京：机械工业出版社，1996:1-25
[2] 沈阳水泵研究所.离心泵设计基础. 北京：机械工业出版社，1974
[3] 沈阳水泵研究所.叶片泵设计手册. 北京：机械工业出版社，1983
[4] B.P.M.vanEsch.Simulation of three-dimensional unsteady flow in hydraulic pumps.Doctor, ThesisUniversity of Twente, Enschede. 1997:9-15
[5] 关醒凡编著.泵的理论与设计.北京：机械工业出版社，1987
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