机械密封的基本原理范文

导语：如何才能写好一篇机械密封的基本原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：机械密封；原理；新技术

引言

随着科学技术的不断发展以及新型材料的出现，机械密封技术随之迅速发展起来。近年来人们对环境保护日益关注，引起对机械密封的泄露要求越来越高，同时为了延长装置的检修周期，要求机械密封的使用寿命随之延长。因此，发展机械密封的新技术、新产品以满足人们对高性能机械密封的要求。

机械密封技术简介

1.1 机械密封基本原理

机械密封也叫做端面密封，是一种旋转机械的封油装置。由于传动轴贯穿在整个设备内外，轴与设备之间就会产生空隙，将两个密封元件置于垂直于轴线的平面上，流体介质就不会通过空隙向外泄露，密封元件反而会在流体介质的静压力以及弹簧力的作用下，保持相互贴合并相对运动从而达到防止流体泄露的目的。

密封环是构成机械密封的主要元件，它在很大程度上决定了机械密封的使用性能及使用寿命，因此对于密封环有严格的使用要求：要有足够的强度和刚度；应有较小的摩擦系数和良好的自性；密封端面应有足够的硬度和耐腐蚀性；密封环应有良好的耐热冲击性能；密封环要容易加工制造。

1.2 机械密封的特点

使用寿命长。机械密封在油、水类介质中使用时间长达1~2年或者更长时间，在化工介质中的使用寿命通常也能达到半年以上。

密封可靠。机械密封在长时间的运行中，密封状态稳定且泄漏量很小，通常机械密封的泄露量可以控制在3~5mL/h，与软填料密封相比，泄露量小很多。

摩擦功率损耗小。由于机械密封接触端面面积较小，其摩擦功率消耗仅为软填料密封的10%~50%。

适用范围广。机械密封适用于高温、低温、真空、不同转速以及各种腐蚀性介质和含有磨粒介质等情况的密封。

抗振性强。随着波纹管式和全补偿式机械密封的发展，机械密封的抗振性越来越强，缓冲性也越来越好。

无需经常调整。使用机械密封的维修周期长，端面磨损后能够自动补偿，通常情况下无需经常维修。

机械密封技术

2.1 密封端面改形技术

干运转气体密封技术。干运转气体密封就是将开槽密封技术应用于气体密封。干运转气体密封除结构相对简单，安装维护费用较低，运行无磨损，功耗小等特点以外，还能够实现零泄漏或者零溢出，系统运行可靠。克兰公司首先研制的28型螺旋槽干运转气体密封主要用于汽轮机、搅拌机及离心压缩机。后来又研制了用于泵中的2800和2800E系列干运转气体端面密封。

上游泵送密封技术。上游泵送密封的工作原理与干气密封类似，是利用密封面上开流槽在旋转条件下将下游少量的泄露流体介质泵送回上游。主要产品有美国约翰克兰公司研制生产的8000系列螺旋槽上游泵送机械密封，以及我国石油大学研制的泵出式圆弧槽端面密封。

密封面开深槽流体静压型机械密封。就是为了将外界流体或者密封流体引入到密封端面，以便对密封端面进行充分的和冷却，而在密封端面上开几组深槽和压力介质引入孔。虽然此种方法泄漏量较大，但此技术仍广泛应用于高压、高温、高速等普通机械密封难以满足工程要求的情况中。

流体动压密封技术。就是在密封环上开出1~2mm的沟槽，利用密封面流槽，形成局部热变形和力变形，然后在密封面上产生流体动力楔效应。其优点是利用槽可以增强承载能力，降低摩擦热，适宜用于高参数密封。美国克兰公司获得流体动压垫高压旋转机械密封专利，将流体动压垫应用于轻烃密封中。国内的石油大学利用有限元对热流体动压密封做了相应的研究。

2.2窄环刃边机械密封

窄环刃边密封的结构特点是动环密封面的宽度很窄，仅0.2~0.6mm，而且平衡比是B=0~0.5。这样由于密封面很窄，就能够限制固体杂物的形成，即使已经形成的固体物质或者纤维也能够背尖边切断而排除。在石化企业中不仅应用国外产品还应用了国内产品，比如在锦州和齐鲁橡胶厂的工艺装置中已经推广应用

2.3 流体阻塞密封技术

在过去经常是用液体阻塞液体或者气体，叫做液封液或者液封气技术。而现在采用气体阻塞液体或者气体，即气封液或者气封气技术。流体阻塞技术有以下几个特点：密封环的选用材料具有自且不胶合性，典型材料是石磨；在密封面由于摩擦而产生的热量能够及时的散发出去；阻塞气体通常采用空气或者氮气、二氧化碳等惰性气体；为了减少备件量并且要避免左右的错装，开槽密封应尽可能选择双向旋转结构；在开车或者停车过程中会产生一定量的干摩擦，为了有利于清除磨粒，应注意环槽的几何形状。主要产品有天津鼎名密封公司研制的螺旋槽液体阻塞密封，以及齐鲁石化公司和石油大学研制的蒸汽阻塞密封。

2.4 零逸出密封技术

所谓零逸出技术就是指使工艺流体不逸出的密封技术。通常情况下，零逸出密封采用干运转密封，可以是接触式的干运转密封也可以是非接触式干运转密封。其密封特点是利用流槽的各种流体的静动压效应来增加流体膜的承载能力，与此同时还要利用浅槽形成较薄的流体膜和较小的泄漏量。主要产品有美国杜拉密泰列克公司最近生产的泵用SB-200型干运转控制逸出集装式密封和GF-200型节能零逸出气体阻塞密封。

结论

随着先进科学技术和先进制造技术的发展，我国工程机械也会有较大发展，因此我国机械密封技术将广泛应用于各个机械行业中去，对机械密封的密封要求越来越高，因此，机械密封要朝着零逸出、高可靠性、长寿命及高性能方向发展。

参考文献

[1] 张文平.机械密封的应用探讨.科技情报开发与经济,2010(2):220-221.[2] 顾伯勤,蒋小文,孙见君,陈晔.机械密封技术最新进展.化工进展,2003(22):1160.

[3] 左振亮,李楠.机械密封技术与研发方向.辽宁化工,2008(10):698-700.

篇2

关键词：机械密封 泄漏 原因 措施

目前机械密封在泵类产品中的应用非常广泛，而随着产品技术水平的提高和节约能源的要求，机械密封的应用前景将更加广泛。机械密封的密封效果将直接影响整机的运行，尤其是在石油化工领域内，因存在易燃、易爆、易挥发、剧毒等介质，机械密封出现泄漏，将严重影响生产正常进行，严重的还将出现重大安全事故。人们在分析质量故障原因时，往往习惯在机械密封自身方面查找原因，例如：机械密封的选型是否合适，材料选择是否正确，密封面的比压是否正确，摩擦副的选择是否合理等等。而很少在机械密封的外部条件方面去查找原因，例如：泵给机械密封创造的条件是否合适，辅助系统的配置是否合适，而这些方面的原因往往是非常重要的。本文将从泵用机械密封的外在因素分析导致密封泄漏的原因及应采取的合理措施。

一、机械密封的原理及要求

机械密封是靠一对相对运动的环的端面 (一个固定，另一个与轴一起旋转，) 相互贴合形成的微小轴向间隙起密封作用，这种装置称为机械密封。

机械密封通常由动环、静环、压紧元件和密封元件组成。其中动环和静环的端面组成一对摩擦副，动环靠密封室中液体的压力使其端面压紧在静环端面上，并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。压紧元件产生压力，可使泵在不运转状态下，也保持端面贴合，保证密封介质不外漏，并防止杂质进入密封端面。密封元件起密封动环与轴的间隙、静环与压盖的间隙的作用，同时对泵的振动、冲击起缓冲作用。机械密封在实际运行中不是一个孤立的部件，它是与泵的其它零部件一起组合起来运行的，同时通过其基本原理可以看出，机械密封的正常运行是有条件的，例如：泵轴的窜量不能太大，否则摩擦副端面不能形成正常要求的比压；机械密封处的泵轴不能有太大的挠度，否则端面比压会不均匀等等。只有满足类似这样的外部条件，再加上良好的机械密封自身性能，才能达到理想的密封效果。

二、泵用机械密封泄漏的外在原因分析

1、泵轴的轴向窜量大

机械密封的密封面要有一定的比压，这样才能起到密封作用，这就要求机械密封的弹簧要有一定的压缩量，给密封端面一个推力，旋转起来使密封面产生密封所要求的比压。为了保证这一个比压，机械密封要求泵轴不能有太大的窜量，一般要保证在0.5 mm以内。但在实际设计当中，由于设计的不合理，往往泵轴产生很大的窜量，对机械密封的使用是非常不利的。这种现象往往出现在多级离心泵中，尤其是在泵启动过程中，窜量比较大。

用平衡盘方法平衡轴向力是如何产生轴向窜量的?平衡盘工作时自动改变平衡盘与平衡环之间的轴向间隙，从而改变平衡盘前后两侧的压差，产生一个与轴向力方向相反的作用力来平衡轴向力。由于转子窜动的惯性作用和瞬态泵工况的波动，运转的转子不会静止在某一轴向平衡位置。平衡盘始终处在左右窜动的状态。平衡盘在正常工作中的轴向窜量只有0.105 ～0.11 mm，满足机械密封的允许轴向窜量小于0.15 mm的要求，但平衡盘在泵启动、停机、工况剧变时的轴向窜量可能大大超过机械密封允许的轴向窜量。

泵经过长时间运行后，平衡盘与平衡环摩擦磨损，间隙随着增大，机械密封轴向窜量不断增加。由于轴向力的作用，吸入侧的密封面的压紧力增加，密封面磨损加剧，直至密封面损坏，失去密封作用。突出侧的机械密封，随着平衡盘的磨损，转子部件的轴向窜量大于密封要求的轴向窜量，密封面的压紧力减小，达不到密封要求，最终使泵两侧的机械密封全部失去密封作用。

2 、轴向力偏大

机械密封在使用过程中是不能够承受轴向力的，若存在轴向力，对机械密封的影响是严重的。有时由于泵的轴向力平衡机构设计的不合理及制造、安装、使用等方面的原因，造成轴向力没有被平衡掉。机械密封承受一个轴向力，运转时密封压盖温度将偏高，对于聚丙烯类的介质，在高温下会被熔化，因此泵启动后很快就失去密封效果，泵静止时则密封端面出现间断的喷漏现象。

3、泵轴的挠度偏大

机械密封，是一种旋转的接触式动密封，它是在流体介质和弹性元件的作用下，两个垂直于轴心线的密封端面紧密贴合、相对旋转，从而达到密封效果的，因此要求两个密封之间要受力均匀。但由于泵产品设计的不合理，泵轴运转时，在机械密封安装处产生的挠度较大，使密封面之间的受力不均匀，导致密封效果不好。

4、没有辅助冲洗系统或辅助冲洗系统设置不合理

机械密封的辅助冲洗系统是非常重要的，它可以有效地保护密封面，起到冷却、、冲走杂物等作用。有时设计员没有合理地配置辅助冲洗系统，达不到密封效果； 有时虽然设计人员设计了辅助系统，但由于冲洗液中有杂质，冲洗液的流量、压力不够，冲洗口位置设计不合理等原因，也同样达不到密封效果。

5、振动偏大

机械密封振动偏大，最终导致失去密封效果。但机械密封振动偏大的原因往往不是机械密封本身的原因，泵的其它零部件是产生振动的根源，如泵轴设计不合理、加工的原因、轴承精度不够、联轴器的平行度差、径向力大等原因。

三、解决泄漏应采取的对策

1、消除泵轴窜量大的措施

合理地设计轴向力的平衡装置，消除轴向窜量。为了满足这一要求，对于多级离心泵，比较理想的设计方案有两个：一个是平衡盘加轴向止推轴承，由平衡盘平衡轴向力，由轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位； 另一个是平衡鼓加轴向止推轴承，由平衡鼓平衡掉大部分轴向力，剩余的轴向力由止推轴承承担，同时轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位。第二种方案的关键是合理地设计平衡鼓，使之能够真正平衡掉大部分轴向力。对于其它单级泵、中开泵等产品，在设计时采取一些措施保证泵轴的窜量在机械密封所要求的范围之内。

2、消除轴向力偏大的措施

合理地设计轴向力平衡机构，使之能够真正充分地平衡掉轴向力，给机械密封创造一个良好的条件。对于一些电厂、石油、化工等领域应用的重要产品，在产品出厂之前，必须做到台台试验检测和发现问题和解决问题。有些重要的泵可以在转子上设计一个轴向测力环，对轴向力的大小进行随时监测，发现问题及时解决。

3、消除泵轴挠度偏大的措施

这种现象大多存在卧式多级离心泵中，在设计时采取以下措施：

① 减少两端轴承之间的距离。泵叶轮的级数不要太多，在泵总扬程要求较高的情况下，尽量提高每级叶轮的扬程，减少级数。② 增加泵轴的直径。在设计泵轴直径的时候，不要简单地仅考虑传递功率的大小，而要考虑机械密封、轴挠度、起动方法和有关惯性负荷、径向力等因素。很多设计员没有充分认识到这一点。③提高泵轴材料的等级。 ④ 泵轴设计完成后，对泵轴的挠度要进行校核检验计算。

4、增加辅助冲洗系统

在条件允许的情况下，尽量设计辅助冲洗系统。冲洗压力一般要求高于密封腔压力0.107 ～0.11 MPa，如果输送介质属于易汽化的，则应高于汽化压力0.1175～0.12 MPa。密封腔压力要根据每种泵的结构型式、系统压力等因素来计算。轴封腔压力很高时或者压力几乎接近该密封使用最高极限时，也可由密封腔引液体至低压区，使轴封液体流动以带走摩擦热。

根据每种泵的操作条件，合理地配置管路和附件。如冷却器、孔板、过滤器、阀门、流量指示器、压力表、温度等。实际上密封的可靠性和寿命，在很大程度上取决于密封辅助系统的配置。

5、消除泵进口汽蚀的措施

① 提高泵的汽蚀性能水平，满足现场装置的汽蚀性能的要求。② 现场试验装置的要求要与泵汽蚀性能水平匹配。③ 现场安装和工况调节要给泵创造有利的条件。

6、消除泵振动的措施

篇3

关键词 堆芯测量 “三代”核电机组 SPND探测器 中子通量

中图分类号：TN623.91 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2015.05.018

Analysis of In-core Neutron-temperature Measurement System

between M310 and One Advanced NPP

XIAO Bo，HUANG Xianxuan， LEI Long

（Fujian Fuqing Nuclear Power Company， Fuqing， Fujian 350318）

Abstract Describe the function and equipments of the In-core neutron-temperature measurement system used in different reactor type such as M310 and one advanced NPP. Tell the main functions of RII （RIC） system ， neutron flux measure， coolant temperature measure， coolant level of primary loop measure and analyze the main equipment which is used for in-core neutron flux measurement in NPP， like U-fission chamber and self-powered neutron detector.

Key words In-core neutron-temperature measurement system; advanced NPP ; SPND detector; Neutron flux

1 堆芯测量系统的功能及组成

堆芯测量系统是反应堆重要核测系统之一，担负着反应堆在启堆至计划停堆整个换料周期内的堆芯中子注量率、堆芯温度及反应堆水位的监测，通过监测以达到：验证堆芯装料的正确性、绘制堆芯中子注量图、燃耗的验证、监视堆芯温度、计算堆芯过冷裕度等作用。

M310堆型的堆芯测量系统从软硬件及功能上可以分为两部分，其一为中子通量及水位测量部分，另一个为堆芯温度测量部分。

中子通量测量通路由驱动机构、组选择器、路选择器、电动阀、球阀、密封组件、手动隔离阀、导向管、指套管和相应的电缆、处理机柜组成。通过选择器的切换，可形成50个测量通路。导向管焊接在压力容器底部，为指套管进入堆芯提供导向和支撑。指套管由密封组件处伸入堆芯，贯穿整个燃料组件活性区，为中子注量率探测器提供导向和支撑。水位测量部分，仅为测量变送器预留引压口，位置如图1所示。

温度测量部分由40个热电偶及相应的延长线、监测处理机柜构成。38个热电偶位于堆芯上栅格板，2个位于上封头，设备分为A、B两列，相互隔离。

某型“三代”核电机组（以下简称“三代”）堆芯测量系统的功能与前者基本相同，除中子通量及温度测量外，还承担水位监测功能。

从结构组成及布置上讲，“三代”核电机组堆芯测量系统与前者差距较大，集成度更高。功能的实现依靠两列共48根探测器组件及相应的电缆、处理机柜来实现。在探测器组件中，有44根仅集成了热点偶和中子探测器，另外4集成了水位探测器。在反应堆运行期间，在线对上述三种参数进行监测。

2 结构布置及功能实现

2.1 M310机组堆芯中子通量及温度测量

M310机组采用移动式通量测量结构，压力容器底部开口，探测器从堆底进入堆芯进行测量。即在需要测量时，通过机械结构将探测器从堆底经过机械密封结构推入堆芯，完成测量后将探测器抽出，送入保存通道。

在绘制中子注量率图时，通过控制柜RIC001AR的指令，驱动电机驱动探测器（涂铀微裂变电离室）从存储通道抽出至组选择器入口，再通过组选择器、路选择器、电动阀、球阀、进入指定测量通道（50个通道中的一个）的指套管，在指套管的导向下进入堆芯对应区域的设定点B ，然后反向抽出，再抽出的过程中探测器工作，通过驱动电缆将所测中子通量信号送出。如图1所示。

图1 中子通量测量示意图

水位测量的主体不在RIC系统，仅由RIC系统向水位测量压力变送器提供引压接口。位置如图1所示。

测量通路的确定通过组选择器和路选择器的组合来实现。组选择器除3#、4#外均为1进4出，即一个入口，连接驱动机构出口，四个出口，分别连接正常测量通路、校准通路、救援通路及存储通路所在的路选择器。3#组选择器校准通道和救援通道重合、4#组选择器校准通路与其正常测量通路重合，仅有3个出口。路选择器除4#外，均为2进10出，即两个入口，分别连接正常测量通路的组选择器出口和救援通路的组选择器出口。4#为5进10出，即五个入口分别与1#、2#、5#的校准通路相连，与3#组选器的救援通路相连（救援和校准通路相同），与4#组选择器的正常测量通路相连。每个路选择器的10个出口均与10个测量通路对应，形成50个测量通路。连接关系见图2。

图2 选择器间连接关系

芯温度的测量通过40支伸入压力容器电偶来实现。40支热电偶分为A、B两列，每列20支，其中19支位于堆芯上栅格板上，另一支在堆芯上封头。热电偶通过热电偶导管进入堆内构件指定位置。热电偶导管10支热电偶管汇入一根热电偶柱，热电偶柱经过与阴法兰的密封结构，穿出压力容器顶盖，为导管提供支持，并完成一回路压力边界的密封。

热电偶通过导管及热电偶柱穿出压力容器，经补偿导线至对顶连接板，再经连接板、核岛贯穿件将温度信号送至位于电气厂房的堆芯冷却监测机柜RIC011AR（RIC012AR），在此完成冷段补偿、信号转换、过冷裕度计算及信号送出至DCS。

= + + + +

=

=

2.2 “三代”核电机组堆芯中子通量及温度测量

“三代”核电机组采用固定式堆芯测量布置，与俄罗斯VVER技术、美国AP1000技术类似，与欧洲三代技术EPR1 750的固定式部分相似（EPR采用固定式和鼓球式相结合的测量方法）。反应堆堆底不再开孔，所有需伸入堆芯的仪表仅通过压力容器顶盖上的开孔来实现，从而提高了压力容器的完整性，提高整体安全性。

如前所述，整个系统由多个探测器组件、多个中子通量处理机柜、中子通量控制柜、多个堆芯温度处理机柜及相应的电缆、SU、记录仪及相应的BUP仪表组成。基本示意图如图3所示。

探测器组件中有部分为通量及温度探测组件，部分为水位探测器组件。水位探测器还集成了反应堆上封头温度测量的功能。

每根温度探测器内有7个自给能探测器（SPND）和一个K型热电偶。通过置于堆内的SPND和热电偶、相应的电缆、信号处理柜及控制柜实现对堆芯中子通量分布的实时监测及三维通量图的绘制。

水位探测器组件上装有水位探测器，分为A＼B两列置于堆内。水位探测器集成了温度探测的功能，提供上封头温度信息。水位探测器采用热传导式水位探测器（热电偶+加热器）。利用水汽传热性能的显著差异，通过比较加热热电偶与未加热热电偶测量的温差判定测点是否被冷却剂淹没。

图3 某型“三代”核电机组堆芯测量基本原理图

3 主要设备及参数

3.1 中子通量探测器

M310机组中子通量探测器使用涂U-235微型裂变电离室，裂变室的中子通量探头其基本原理与普通电离室相同，电离室腔内填充氩气。在裂变室中，中子撞击导致涂层中的铀原子发生裂变反应，产生的裂变碎片再去电离填充气体，从而产生电流脉冲。

+ + + 2.43 +

探测器参数如下：（1）测量范围 ：1.0 ？～1.4 .. ;（2）灵敏度：/（..）;（3）外径 4.70mm。

“三代”核电机组中子通量探测器使用铑自给能探测器，其结构如图所示，由收集级、铑丝、绝缘、电缆、补偿导线、信号线、端头、密封部件组成。

图4 铑自给能探测器示意图

其工作原理如下：铑丝中与中子分别通过两种方式发生辐射俘获（，）反应，分别生成和，发生衰变和衰变，生成稳定核素，发生衰变，生成稳定核素，衰变产生的粒子穿过绝缘层被收集级收集，产生信号电流，衰变产生的电流是探测器电流的主要成分。

+ + + （7.7%）

+ + （92.3%）

探测器参数如下：（1）测量范围1.01.4 ;（2）灵敏度：≥3.0 /（..）。

3.2 温度探测器

M310机组温度探测由铠装型热电偶实现，其直径为3.71mm，长6.59.2m（堆顶密封面上分三层布置），测量范围为0～1200℃，精度：0～375℃ 5℃，375～1200℃ 0.4% | |，采用，在ICCMS处理机柜侧进行冷端补偿。

“三代”核电机组组温度探测无论是中子组件还是水位组件，感温元件均为型热电偶，其主要参数如下：测量范围为0～1200℃，精度：0～375℃ 5℃，375～1000℃.4%| |，1000～1200℃ 75% | |，使用在中子-温度组件堆外处进行补偿。

4 结论

描述了M310机组及某型“三代”核电机组堆芯测量系统中子通量、堆芯冷却剂温度、堆芯水位测量的方法，实现相关功能的设备工作原理，特性参数。对比发现，两种堆型的堆型测量系统无论从功能实现、系统布置还是主要设备都存在着较大差异，机组建成后的运行、维护工作差异大，相关人员须提前培养准备。

参考文献

[1] SPECIFICATION OF THE IN-CORE NEUTRON-TEMPERATURE MEASUREMENT SYSTERM [M].CHENGDU：NPIC.

[2] 黄国梁.核电厂反应堆堆芯中子与温度探测器组件研制[J].核电子学与探测技术，2014.2（2）：267-270.

[3] 杜晓光.移动式堆芯中子注量率测量系统概述[J].中国核电，2010.3（4）：367-373.

篇4

【关键词】厂水泵；能源消耗；节能

1.积极实施泵站控制技术

对泵站的参数（例如流量、压力或液位）进行控制，一是为了满足生产的工艺要求，二是可以尽量减少能量的浪费。目前人们经常使用的方法有：一是使用调速装置调节水泵的转速；二是通过大小泵搭配；三是阀门控制；四是调节水泵叶片角度的调节方式；五是通过回流或泻放的调节方式。

从多年的实践中体会到，虽然各种方式都可以实现满足工艺条件下的调节和控制，但是不同的控制方式或是同一种控制方式下不同的控制策略都可能会带来不同的耗电效果，这里有一个耗电最低（优化）的运行方法和方式。为了得到这个最佳的结果，就必须对泵站的电耗因素进行定量研究，之所以提到定量而不是定性，是因为只有定量才可能对节能改造的经济性和实现性作出判别，这就是泵站量化节能技术的本质所在。

在传统的净水厂设计中，进行送水泵选型时，首先考虑水泵应满足最不利工况点的要求，即以供水管网的最高日最高时用水量和压力来计算水泵的设计流量和设计扬程。根据此法选型的水泵虽满足了最不利工况点的要求，却忽略了对能耗的考虑。改变水泵的工况点，通常可通过两条途径来实现：一是调速运行，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网实际所需一致，从而达到节能的目的。

2.改造原有水泵的技术指标

我国的水厂长期以来，采用了各种类型的水泵。在不完全以新代旧的前提下，对现有设备进行技术改造势在必行。根据工作情况的变化合理地选用新型叶轮，是改善泵组运行提高效率的一个重要途径。为此，根据实际运行的需要，合理选用新型叶轮。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，在水厂的改造中得以广泛应用。在水厂的改造中，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，同时兼顾大流量和小流量两个工况点均处于水泵的高效区间内。通过改造，水泵实际运行效率将大大提高，可大大降低能耗，不失为供水企业节能增效的重要举措。

水泵控制阀是水厂一、二级泵房运行机组的重要组成部件，是安装在水泵出口处一种水锤防护装置，它的主要作用是在停泵时防止水倒流和机组高速倒转，避免可能由此造成水泵运行机组的损坏。目前许多水厂，特别是一些中、小型老水厂普遍采用手动控制阀，止回阀，电磁闸阀或电动液压蝶阀来控制和解决水泵机组停机时的水锤问题，但实践证明，这种种方法对于水泵的安全运行还存在着诸多的不足，如手动控制阀就不能有效地控制因突然停电，控制阀不能及时关闭造成外管路介质对水泵机组的水锤冲击；电磁、电动液压控制的装置，由于电控部分电器元件配置复杂，且容易受到温度、湿度、频频动作等影响，出现故障的机率不可避免就会增多，液压装置出现堵塞、泄漏现象亦在所难免，何况电动液压蝶阀中的主阀板更是在一定程度上影响着介质的输送。所以及时制造一种全过程自动操作的新型水力阀门，无需外接压力水便能够自动实现水泵控制阀的缓开和缓闭是一亟待解决的重要问题。

3.积极进行水泵的更新换代

在水厂设计中，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，以及不同季节的供水量要求，和每日的供水量曲线等，都应有较深入的了解，以此来指导选用水泵，才能达到既满足供水要求，又能节约能耗的目的。因此，推广高效节能水泵质量技术先进，不仅在节能措施上获得显著的节能效果，其低噪音和低振动技术使水泵运行时，不产生环境污染，节能水泵还装有优质机械密封，彻底根除了水泵轴向渗漏现象，有效地减少了水泵维修保养的工作时间，提高了设备使用寿命。

现在，我国已经开发了大量的水泵更新换代产品。目前一些水泵厂正在生产多种高效节能多用途水泵。由泵体、叶轮和泵轴组成，配合电机实施，泵体内设有自吸叶轮腔和离心叶轮腔两个叶轮腔，并通过泵盖隔开，腔内分别置有离心叶轮和自吸叶轮，自吸叶轮和离心叶轮装在同一泵轴上，进水管与离心叶轮腔相通。本发明具有自吸泵和离心泵的双重功能，只需在离心泵初次启动前，将泵内注满液体即可，省力、省时间、操作方便。在动力不变的情况下，其扬程、泵效、流量等技术性能相对已有单一泵都有很大提高，且耗能低、体积小。如博山水泵制造厂生产的DL 多级立式泵被国家经贸委评为国家级新产品，被机械部列为全国第十七批节能产品，深受国内外用户的好评。

4.改变厂水泵变频调速控制系统的基本设计

变频调速的基本原理是根据交流电动机工作原理中的转速关系：公式（1）：n=60 f（1-s）/p，公式（2）：P=T*n/9550，由上公式（1）和（2）可知，均匀改变电动机定子绕组的电源频率 f，就可以平滑地改变电动机的同步转速。电动机转速变慢，轴功率就相应减少，电动机输入功率也随之减少。这就是水泵变频调速的节能作用。

目前，国内在水泵控制系统中使用变频调速技术，大部分是在开环状态下，即人为地根据工艺或外界条件的变化来改变变频器的频率值，以达到调速目的。系统主要由四部分组成：（1）控制对象（2）变频调速器（3）压力测量变送器（PT）（4）调节器（PID）。系统的控制过程为：由压力测量变送器将水管出口压力测出，并转换成与之相对应的 4～20mA 标准电信号，送到调节器与工艺所需的控制指标进行比较，得出偏差。其偏差值由调节器按预先规定的调节规律进行运算得出调节信号，该信号直接送到变频调速器，从而使变频器将输入为 380V/50Hz 的交流电变成输出为 0～380V/0～400Hz连续可调电压与频率的交流电，直接供给水泵电机。

5.自来水厂水泵变频调速应用的注意事项

水泵调速一般是减速问题。当采用变频调速时，原来按工频状态设计的泵与电机的运行参数均发生了较大的变化，另外如管路特性曲线、与调速泵并列运行的定速泵等因素，都会对调速的范围产生一定影响。超范围调速则难以实现节能的目的。因此，变频调速不可能无限制调速。一般认为，变频调速不宜低于额定转速 50%，最好处于 75%～100%，并应结合实际经计算确定。

5.1 水泵工艺特点对调速范围的影响

理论上，水泵调速高效区为通过工频高效区左右端点的两条相似工况抛物线的中间区域。实际上，当水泵转速过小时，泵的效率将急剧下降，受此影响，水泵调速高效区萎缩，若运行工况点已超出该区域，则不宜采用调速来节能了。

5.2 定速泵对调速范围的影响

实践中，供水系统往往是多台水泵并联供水。由于投资昂贵，不可能将所有水泵全部调速，所以一般采用调速泵、定速泵混合供水。在这样的系统中，应注意确保调速泵与定速泵都能在高效段运行，并实现系统最优。此时，定速泵就对与之并列运行的调速泵的调速范围产生了较大的影响。主要分以下两种情况：

5.2.1 同型号水泵一调一定并列运行时，虽然调度灵活，但由于无法兼顾调速泵与定速泵的高效工作段，因此，此种情况下调速运行的范围是很小的。

5.2.2不同型号水泵一调一定并列运行时，若能达到调速泵在额定转速时高效段右端点扬程与定速泵高效段左端点扬程相等。则可实现最大范围的调速运行。但此时调速泵与定速泵绝对不允许互换后并列运行。

6.结语

优化水泵的运行效果、提高效率、降低电耗，方法是多样的，不同的水厂可根据自身的特点选择合理的方法，或者创造有利的条件来达到优化目的。但节能工作的道路也是漫长的，需要我们不断地去摸索和总结。只要我们能够持之以恒，一定能把节能工作做好。

参考文献：

[1]刘殿魁.供水泵站节能改造的新途径，给水排水，2011年第3期.

[2]姚福来.泵站节能改造的回收期计算，节能，2013年，第2期.