第１１卷第２期 ２ ０ １ ２年６月 杨凌职业技术学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｙａｎｇｌｉｎｇ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ＆Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ ＶｏＩ．１１ Ｎｏ．２ Ｊｕｎ．２ ０ １ ２ 关于综合提高水泵站效率若干问题的探讨 常恩科 （陕西省宝鸡峡灌溉管理局水电总站，陕西杨凌７１２１００） 摘要：节能、减排及降耗是促进国民经济高效发展的根本措施。综合提高水泵站的效率，是确保泵站节能降耗的 主要环节。本文从实际出发，探讨了如何提高泵站动力机、传动装置、水泵、管道系统以及泵站水工建筑物的综合效 率的问题。 关键词：水泵站；动力机；传动装置；管道系统；效率 中图分类号：￥２７７．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—９１３１（２０１２）０２—００１４—０３ Ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ Ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ Ｐｕｍｐ Ｓｔａｔｉｏｎ ＣＨＡＮＧ Ｅｎ－ｋｅ （Ｇｅｎｅｒａｌ Ｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ，Ｂａｏｊｉｘｉａ Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｖｅ Ｂｕｒｅａｕ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ ７１２１００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ，ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ—ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｒｅ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅ ｔｈｅ ｄｅ— ｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｎａｔｉｏｎａｌ ｅｃｏｎｏｍｙ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｐｕｍｐ ｓｔａｔｉｏｎ，ＳＯ ａｓ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ—ｓａｖｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎ— ｓｕｍｐｔｉｏｎ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｐｕｍｐ ｓｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ｈｏｗ ｔＯ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｇｅｎ— ｅｒａｔｏｒ，ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ，ｗａｔｅｒ ｐｕｍｐ，ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｕｍｐ ｓｔａｔｉｏｎ；ｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ；ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｓｙｓｔｅｍ；ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ 水泵是一种能量转换的机械。通过水泵把动力 率的备用系数不宜过大，因为电动机负荷不足时，电 机的机械能转换成为所输送液体机械能的过程，是 依靠于水泵装置和水泵站来实现的。在水利水电工 程、城乡给排水工程以及某些工业生产领域中，水泵 动机的效率会降低，增加电动机的能量消耗。同时 电动机的功率因数也降低，增加了输电线路和变压 器的损耗。柴油机负荷不足时，燃油消耗增加。显 然，动力机和经济性都较差。一般电动机的负荷率 站是不可或缺的重要设施。目前，我国仅机电排灌 泵站的装机容量已经突破８ ７００万千瓦。泵站效率 大于或小于０．７较经济，当小于或等于０．５时，应按 配套要求进行调整或更换。可采取以下措施： 是泵站输出、输入能量的基本比较，它反映泵站的动 力机、传动装置、水泵、管路、进出水池各部分选择和 使用的综合效率。提高上述各部分的分效率，是提 高泵站综合效率的重要途径，其意义非常重大。 ①更换合适的电动机型号、规格、容量。 ②调整电动机的转速，在不降低传动效率的前 提下，使泵站处于高效率运行。 ③改变电动机绕组的接线方法。对于电动机的 实际负荷比额定负荷小得多的情况，可采用将△接 １提高动力机的效率 动力机的效率为动力机的输出功率与输入功率 法改为Ｙ接法，使其合理配套。 对于柴油机组而言，如果已投产使用的机泵不配 套，除更换合适的柴油机型号外，可根据负荷的变化来 之比。提高动力机的效率，除了从动力机（电动机、 柴油机）的设计、制造等方面加以改进外，泵站还应 注意下列问题。 １．１合理配套 调节柴油机的转速，使柴油机在经济工况区内工作。 １．２加强维修 动力机和水泵在功率上必须合理配套。配套功 收稿日期：２０１２－０３—１５ 定期检修电动机，可以提高自然功率因数。柴 ＊ 作者简介：常恩科（１９６６一），男，陕西凤翔县人，工程师，主要从事水电站、水泵站的生产运行管理及研究等工作。 第２期 常恩科：关于综合提高水泵站效率若干问题的探讨 １５ 油机主要在加强机务管理体制。为了减少摩擦损 失，应保证各相对运动零部件之间有适当的配合间 隙，要选择牌号适宜的润滑油，保持正常的部件润 滑。为提高柴油机的燃烧效率，运行中应按最佳提 高喷雾质量，要按规定调整配气相位，以及控制冷却 水温等。 ２提高传动装置效率 传动装置效率为水泵轴功率与动力机输出功率之 比，传动方式的选择是否合理，直接影响传动效率。当 动力机的转速能够满足水泵运行的工况下，一般采用 直接传动。当水泵工况变化较大，动力机又无法调速 时，可将直接传动改为间接传动。将直接传动改为间 接传动后，传动效率会有所下降，但水泵效率、管路效 率会有所提高。因此，必须保证泵站效率不降低，才能 获得良好的节能效果。在采用皮带传动时，通常应避 免平带或Ｖ带交叉、半交叉传动。另外，传动装置的安 装使用是否正确，也直接影响传动效率。如果直接传 动时联轴器不同心，皮带传动时传动轴距过小或过大， 以及带的张紧程度过紧或过松等情况，都应予以克服。 ３提高水泵效率 保证水泵高效运行，是提高水泵站效率的重要 环节。水泵的效率与水泵的设计、制造水平，水泵的 运行工况，以及使用情况有关。泵站设计和技术改 造时，可从下列几个方面考虑提高水泵效率。 ３．１校核水泵选型的合理性 根据水泵性能及配套管路，复核水泵在平均扬 程、最高扬程和最低扬程时工作点参数。要求在平 均扬程时，水泵应在高效区运行；在最高与最低扬程 下，水泵能安全稳定运行。对于扬程、功率和转速等 配套不当的都应调节或改造。 ３．２合理调节水泵性能 如果水泵工作点的性能参数不符合实际需要， 水泵长期处于低效率区运行，这时可采用改变水泵 性能曲线的方法移动工作点，使水泵的工作符合现 场实际情况的需要。对于离心泵和蜗壳式混流泵 （比转数￣３５０），一般可采用变速、变径调节。对于 可调叶片的轴流泵，一般可采用变速，变角调节。 ３．３适时更换水泵部件 水泵工况的变速、变径和变角调节都有一定的 限度，如果水泵工作点的性能参数与实际需要相差 较大，或者经使用后叶轮等部件已磨损，可考虑采用 更换水泵部件的方法，使水泵的工作符合实际情况 的需要。例如一些地区，原来选用水泵的扬程远大 于系统所需的扬程，可以采用高效优质叶轮，替换原 有的叶轮，不仅使水泵的效率提高，而且出水量增 加，耗电量减少；又例如有些泵站实际运行时的水泵 汽蚀严重，为了改善水泵的蚀水性能，可以采用汽蚀 性能优越的叶轮取代原有的叶轮，而原有的泵壳，导 叶体全部不动，不仅使泵站运行正常，改善了汽蚀性 能，而且提高了泵站效率。在多泥沙河流上运行的 水泵，由于受泥沙磨损，造成出水量减少，更换新叶 轮，可恢复出水量。 离心泵，混流泵长期使用后，叶轮的密封问隙磨 损增大，特别是从多泥沙河流取水的水泵磨损更快。 密封间隙加大后水泵的流量损失加大，水泵的效率 也会下降。因此，在使用过程中，应定期测量口环问 隙，如不符合规定的要求，应及时的进行加工修整。 间隙过大的口环要及时更换。 ３．４加强水泵的维修保养 水泵运行一段时间后，会不可避免的产生磨损， 从而增加泵内损失。因此，加强监测工作，及时的进 行维修保养，并更换损坏的零部件是保证水泵长期 运转的重要环节。 叶轮是泵的主要零件，叶轮翼型及表面的光洁度 直接影响高效率。如果水泵出厂时加工粗糙或长期 使用受到磨损，水泵运行时功率损失增加，效率降低。 为此，使用单位可据其翼型型线要求进行打磨，提高 其光洁度，水泵的效率会明显提高。水泵的其他过流 部件，如离心泵的泵壳，轴流泵的进水嗽叭，导叶体和 出水弯管等内壁加工不够光洁，也会影响泵的效率， 使用单位可采用砂轮磨光或粗糙表面加工涂料，这些 过流部件的表面加工后，水泵的效率也会提高，窄流 道的离心泵叶轮清理工作较困难，可以用磨料（如碳 化硅，二氧化硅）液流来提高其光洁度。 水泵运行中，要保持填料压盖的松紧程度。填 料压盖压的太紧或过松都会降低泵的效率。此外， 填料函中的填料损失后，应及时更换，否则漏气漏 水，不但起不到填料密封的作用，更会对水泵的流 量、效率产生影响。 ３．５保证安装质量 水泵工作性能的好坏，除设备自身性能外，还与 水泵安装精度有很大关系。如果安装精度不符合要 求，使机组轴孔偏离垂直同心位置，不仅降低水泵的 效率，严重时还将产生强烈振动和噪声，引起电机过 热。可调叶片的轴流泵，各个叶片的安装角度应相 等，否则运转时，各叶片受力不同，不仅发生振动，同 时泵内水力损失增加。对泵体为蜗壳式的叶片泵， 蜗壳轴线与叶轮轴线严重偏离，则会发生振动，影晌 １６ 杨凌职业技术学院学报 第１１卷 水泵的效率，必须调整。 ４．４确保管路的密封性 ４提高管道系统效率 管道系统效率为泵站装置扬程与水泵扬程之比， 它是影响水泵效率的重要因素之一。管路效率与管 长、管径、管材及管路附件的类型和数量、流量以及安 进、出水管路要求严格的密封。若正值吸水的 进水管路进气，会增加管路损失，降低管路效率。若 空气从进水管进入水泵，会使水泵效率大幅度下降。 ５提高进出水池效率 进出水池效率的高低主要体现在其水力条件的 好坏上，泵站进水池的条件，不仅关系到进水池效率 的高低，而且会影响到泵站效率。因为进水条件不 良，对水泵运行效率有一定的影响，这在小型立式抽 水装置中尤为显著。为了提高进出水池的效率，改 造时可采取如下措施。 ５．１ 改造不合理的进、出水池形状和尺寸 装质量等有关。提高管路的效率，可采取下列措施。 ４．１采用经济管径 进、出水管的长度应最大限度的缩短。但当水源 与水池之间的地形平坦时，缩短管路必然会增加引 渠、进水池及泵房的开挖方量或增加出水池和干渠的 填方工程。小型泵站平装改斜装，或将水泵人井，半 落井安装，管路折线布置改直线布置，可以缩短泵房 内管路长度，节省弯头，减少水头损失，根据条件，提 高管道内壁的光洁度，可以减少管路阻力损失。一般 对于已建成的泵站，如果前池、进出水池的形 状、尺寸设计不当，导致池内发生旋涡、回流等情况 的，应当通过调整前池扩散角、延长前池长度或将前 池侧墙改为折线形、曲线形等措施来处理。如因进 高扬程离心泵抽水装置宜以减少沿程阻力为主。 ４．２减少管路附件 管路附件的局部阻力系数很大，水流运动时会 削耗大量的能量。因此，应尽量减少不必要的管路 水池不合理，在水泵周围产生环流、进气漩涡和涡 带，可通过加设防涡导板、吸水管间隔墩等措施消除 环流和旋涡。 ５．２设置导流装置 附件。底阀在管路附件中阻力系数最大，应取消而 代之以其他充水设施。为了减少管路进口的水头损 失，可在管路进口加喇叭口。对于斜装管路，可在进 口装平削管或特制喇叭管，为减少闸阀的阻力损 失，泵站运行时，闸阀应尽可能的处于全开状态。低 为改善进、出水流态，减少水力损失，可根据具 体情况，设置必要的导流装置。例如侧向进水前池 中设置导流墩改善流态。及时清除进水池的污物、 扬程离心泵，混流泵抽水装置，在满足使用要求的前 提下，可考虑取消闸阀。为了减少管路出水口拍门 局部水头损失，可改铸铁拍门为轻质拍门，并在门后 设置平衡装置。管路出口采用喇叭形出口，对减少 进水池的杂草等。漂浮物吸人泵体后，会使水泵效 率下降，甚至叶片击碎。设置拦污栅并及时清污，使 进水通，可提高泵站效率。 ５．３保证淹没深度 阻力损失，提高管路效率均有明显效果。一般低扬 程轴流泵抽水装置宜以减少局部阻力为主。 ４．３消除“高射炮”式出流 所谓“高射炮”式出流是水泵出水管路管口在出 为防止发生有害的漩涡，应保证进水池中水泵 吸水管口的最小淹没深度。例如进水池底板高程过 高，造成水泵叶轮淹没深度不够，可以采取降低进 水池底板高程，同时降低水泵安装高程的措施改善 进水条件。 结语：水泵站五个部分的效率，是相互关联、相 水池面以上自由喷射出流。这种出流方式人为抬高 了排灌站的实际扬程，水泵的工况点向左移，水泵的 流量减少，效率降低。同进由于出水池的水流紊乱， 增加了池内水头损失和出水池长度。为了增大出水 互影响、相互制约的。采取单项技术措施，可使某一 部分效率提高，但其他几个部分的效率未必都能提 高。因此，无论新建泵站的设计，还是原有泵站的技 量，提高水泵效率，降低能源消耗，水泵出水管口应 装在出水池水面以下采用淹没出流。已建成的“高 射炮”式泵站，可将出口改装成虹吸式出流，为防止 停泵时出水池中的水倒流，必须设有破坏虹吸真空 设施。小型泵站可在虹吸管的上升段相应于水池设 术改造，必须全面考虑，综合提效，根据不同的情况 采取不同的措施，使水泵站效率达到最优水平。 参考文献： Ｅｌｉ栾鸿儒．水泵及水泵站ＦＭ３．北京：中国水利水电出版， ２００２． 计水位高程处装一通气管，停机时由于水在重力作 用下迅速下泄，该处形成真空，空气即由此管吸入， ［２］ＧＢ５０２６５—２０１０，泵站设计规范Ｅｓ３． ［３］何向阳，王宝．抽水站水泵效率提高小方法［Ｊ］．水利 天地，２００９，（９）． 真空受到破坏，通气管的断面积，一般为水管断面积 的５ ～８ 。