泵和风机是常用的耗电能设备。它们数量多，分布广， 耗电量巨大。 从生产方面来看，泵与风机耗电量所占和的比例数非常高，其年耗电 量约占全国用电量的 1 / 3 ，占全国工业用电量的 4 0 ％~4 5 ％。可见， 芯棒泵与风机 自身的电力消耗相当大，这就要求泵与风机在低耗能、高效 率工况下工作，以达到节能的目的。
泵与风机是消耗电能的动力机械, 由于选型不当、 管道设计安装不合理、 维护检修不 良、 使用 管理落 后、 设备陈旧等因素, 造成了泵和风机的使用效率较低。 一 泵与风机的几项重要性能指标
*1.1 流 量
数量。
数量 分为体积流量 和质量流量两者的关系为: 式中p为输送流体的密度
*1.2 能 头 和 压 头
泵提供的能量通常用能头表示 ，称为扬程 ，是指单位重量 液 体通过泵后的能量增加值，用符号H表示，单位为m流体柱。 风机提供的能量通常用压头表示 ，称为全压 ，是指单位体 积 气体通过风机后的能量增加值 ，用符号P表示 ( 单位为 Pa) 。 风机的全压与扬 程之间的关系为 ： p =p · g · H (2) *1.3 功 率
*1.3.1 有 效 功率
有效功率是指单位时间内通过泵或风机的流体得到的功率 ，即泵与 风机输出功率 ， 用 P e表示( 单位为 k W) 。 对泵而言 ： 对风 机而 言 ：
*1.3.2 轴 功率
轴功率是指原动机( 一般指电动机或汽轮机 ) 传给泵与风机轴上的功 率 ， 又称输入功， 用 P表示 ( 单位为 k W) 。轴功率通常由电测法 确定， 即用功率表测出原动机输入功率 ,则 ： 式中： g为原动机输出功率单位为 式中： P g为原动机输出功率单位为 k W. 的 为传动装置的效率 ,挠性联轴传动的 = 0.9 5 为原 动机 的效 率 , =1 ,三角皮带传动 ,三角皮带传动
*有效功率、轴功率、原动机输出功率和输人功率之间的 关 系是 此外,还有原动机配用功率,是指选配原动 机的最小输出功率,用Po表示(单位为kw)。 式中:k为原动机的容量 式中:k为原动机的容量 :k 安全系数， 安全系数， 其值随轴 功 率的增大而减小， 率的增大而减小， 一 般为1.0 1.4。 般为1.0 5 一 1.4。
37iii
泵与风机的各种功率 的传递关系见图1 的传递关系见图1。 单级单吸式离 心泵的结构 1.3.3 损失与效率 泵与风机的损失可分为三种:机械损失总功率△Pm、容积损失 总功率△Pv、流动损失总功率 对这三种损失至今还不能用 理论方法进行准确计算，只能依靠试验和经验公式来进行计算。 在实际工程和应用中，上 述三种损失用相应的效率 来衡量，其对应的各种效 率为 泵与风 机的总效率，为有效功率 与轴功率之比。可以证明: 不同泵与风机的各种效率 见表1 见表1。 真空泵 离心风机 *泵与风机系统的节能工作涉及到管理、泵与风机本身的效率、 设备选型、电机与机械设备电控系统的配套、泵与风机的合理运 行和新技术的开发应用等多方面的问题。 *泵与风机的节能途径包括泵与风机本身的节能、系统节能、 运行节能三个方面。泵与风机本身节能是前提，系统节能是关键， 运行节能是最终体现。三个方面密切相关，互为因果。 *为搞好泵与风机的系统节能，应从一下几个方面考虑： 卧 式 离 心 泵 一 提高泵与风机自身效率机械损失 溶剂损失 流动损失 能 量 损 失 泵与风机 提高泵与风机 身 泵与风机 动机 机械损失 机械 损失 损失 流 机械 损失 流动损失 流 效率 动 损失 损失 提高泵与风机的机械效率，通常采用以下措施： 1.1 提高泵与风机的机械效率，通常采用以下措施： ① 减少轴承磨损，及时加注润滑油，及时更换不合适的轴承， 及时校正泵轴。 ② 减少轴封处磨擦损失，填料松紧适当，液封流道畅通，尽 量采用机械密封。 ③ 减少叶轮盖板、壳体内壁的表面粗糙度 ④ 叶轮圆盘磨擦损失功率还与叶轮、壳体间的间隙大小有关。 对一般离心泵来说，在 B ／ D2 = 2 ％～5 ％ 范围内时， 叶轮圆盘磨擦损失量是比较小的。 ⑤ 输送清洁介质，防止叶轮锈 蚀，也可减少圆盘磨擦损失。 ⑥ 若结构设计合理，叶轮圆盘 损失可以回收一部分，相应机 械效率将有所提高。开式泵腔 能回收一 部分能量，故采用开 式泵腔的效率较闭式泵腔略有 提高。 轴流风机 *泵与风机的机械效率主要取决于泵与风机叶轮的几何形状， 泵与风机的机械效率主要取决于泵与风机叶轮的几何形状， 亦即决定于比转速值， 所以还应注意以下几点： 亦即决定于比转速值， 所以还应注意以下几点： 1 ) 在选择或设计扬程（全压）高的泵（风机）时， 应该选择或 设计转速较高而叶轮直径 D2较小的这类泵（风机），避免选用 或设计转速低而 D2大的这类泵（风机）。 2 )在选择或设计高扬程(全压)的低比转速泵(风机) 时，可采用多 级的泵(风机) ，或适当增大叶轮叶片的出口安装角 ，尽量避免 采用大的 D2 来达到高扬程( 全压）的目的。 3 ) 降低叶轮盖板外表面和泵壳内表面的粗糙度，可以减小 从而使泵与风机的效率提高。 1.2 提高泵与风机的容积效率为了减少容积损失，提高容积效率，在实际工作中一般采用 下列措施： ① 在进口处装密封环 ( 承磨环或口环) 。 ② 密封环间隙要适当，磨损量超过标准后及时修补更新。 ③ 轴封处防止漏损过大。 ④ 平衡盘的轴向间隙过大后及时调整更换。 减小泵与风机的容积损失、提高容积效率主要从两方面着手： 一是 减小动、 静间隙形成的泄漏流动的过流截面： 二是 设 法增加泄漏 流道的流动阻力 。 * 1.3 提高泵与风机的流动损失影响泵与风机效率最主要的因素是水力损失，因此，提高泵与风机 的效率，应着重提高泵与风机的流动损失，通常采用以下一些措施： 1 完美分割泵与风机尽量在额定工况下工作。 2 装配多级泵时叶轮出口中心与导叶 离心风机 进口中心要对正。 3 防止叶轮流道或壳体、导叶流道锈 蚀。 4 输送清洁介质。 5 合理设计过流部件的几何形状。 6 合理确定过流部件各部位的流速值。 7 在流道内要尽量避免或减少出现脱 流。 8 要合理选择各过流部件的进、 出 口角度 ， 以减少流体的 冲击损失。 9 过流通道变化要尽可能地平缓； 在流道内要避免有尖 角、 突然转 弯和扩大。 10 流道表面应尽量做到光滑和光洁， 避免有粘砂、 飞边、毛刺等 铸造缺陷。 *除此之外，积极开展泵与风机的可靠性研究，进行可靠性设计、 可靠性试验和可靠性管理，提高泵与风机的可靠度
和平均寿命。 合理选取材料，增加易损件使用寿命，使泵与风机达到好用、耐 用，也是泵与风机本身节能的组成部分。 2 合理地选择泵与风机生产数据采集rbd-312 泵与风机的选型合理与否，直接影响到节能问题。如果选型合理， 这样泵与风机运行工况点会经常保持在高效区，这对节约能源是 有利的。如果选型不当，没有余量，那将不能满足工艺要求，余 量过大，那将造成运行效率降低，从而浪费能源。 泵与风机选择的总原则是能使设备在系统中安全、经济的运行。 选择的内容主要有确定地龙多肽泵与风机的型式、台数、规格、转速以及 与之配套的原动机功率等。选择的具体原则如下： ① 所选的泵与风机在满足工作中所需要的最大的流量和最大扬程 的基础上，要使所选用的泵或风机的正常运行工况点尽可能靠近它 的设计工况点，从而使泵与风机能在其高效区内运行。 ② 力求选择结构简单、体积小、重量轻的泵或风机。为此，应在 允许的条件下，尽量选择高转速的泵或风机。 ③ 力求运行时安全可靠。对水泵来说，首先应考虑设备的抗汽蚀 性能，要保证运转稳定，应尽量选用性能曲线没有 “ 驼峰”的泵 或风机，如果选用了了性能曲线具有 “ 驼峰”的泵或风机，则运 行工况点应处于驼峰区的右边，而且压能应低于零流量下的压能， 以利投入同类设备并联运行。 ④ 对于有特殊要求的泵或风机，还应尽量满足其要求，如安装位 置受限制时应考虑选择体积小的泵或风机，进出口管路要能配合等。 *在确定了泵和风机所需流量、 扬程以 在确定了泵和风
机所需流量、 由于对设备的操作运行、 后， 由于对设备的操作运行、 电源电压 和频率的波动等因素的考虑， 和频率的波动等因素的考虑，通常在计算 的富裕量， 出的流量及扬程上加一定 的富裕量，流 量的富裕量一般取 1 0 ％， 扬程的富裕量 ％。如果泵和风机选的富裕量 一般取 1 5 ％。如果泵和风机选的富裕量 过大， 在实际运行中不得不节流而降低 过大， 在实际运行中不得不节流而降低 效率。 效率。 *管道附件 ， 取消不必要的阀门和流量孔板等， 以减少管道的局 部阻力损失； 降低液体的粘度； 提高管内壁的光洁度等，都可减 少阻力损失。 4 选择合适的调节方式一般情况下， 泵或 风机的额定负荷对于 所需流量总有一定余 量， 所以多数情况 下， 泵和风机都存 在不满负荷运行的可 能。因此，泵和风机 在运行中必须调节流 量。调节流量有两种 方法： 一种方法是在电动机 速度保持恒定的情况 下， 通过阀门的开度 调节流量另一种方法是 改变电动机的 转速。 *所谓阀门调节就是改变泵的进口、 出口节流阀或风机的风门或挡板的开度， 从而达到调节流量的目的。这种调节方式 的特点是， 在阀门关小的节流过程中， 泵或风机的特性曲线 不变， 仅仅是依靠关小阀门或风门， 人为地增加管道的阻力 以减小流量， 因此阀门或风门的阻力损失都相应增加。 *通过变速来调节泵或风机的流量， 管道系统的阻力则不变。在调节流量 的过程中没有节流损失， 调节效率最 高， 接近于理想的调节。泵和风机的 变速
方法分为两类 ：一类是电动机的 转速不变而在电动机与泵或风机之间 加装可以变速的偶合器，常用的有液 力偶合器、电磁偶合器等；另一类是 电动机调速，带动泵或风机一起变速 运行， 常用的为变频调速。 5 叶轮控制法调节 *这种方法是通过改变风机和水泵叶片的安装角度来改变风机或水泵的特性曲线， 使其达到最佳工况。这种调节方法不仅能改 变流量， 也可调节扬程，以便使风机和水泵在较高效率内工作。 *每台泵与风机在设计工况及其附近工作时， 具有较高的效率， 但机组额定出力变化或管道阻力变化时，常使泵与风机的容 量过大或过小。容量过大，将引起调节时带来损失的问题，容量过 小，不能满足使用上 的需要。 *为此就需要对已有的泵或风机进行改造， 而现场改造泵与风机最简便的一种方法就是切割或加长 叶片。 *切割叶轮外径将使泵与风机的流量、扬程、功率降低；接长叶轮外径则使流量、扬程、功率增加。 *叶轮外径改变后，与原叶轮在几何形状上并不相似，但当改变量不大时，可近似地认为叶片切割前后 出口角不变，流动状态 近乎相似，因而可以借用相似定律对切割前后的参数进行计算。 *叶轮外径的改变对流量、扬程、功率的影响程度对于低比转数和中、高比转数的泵与风机是不同的。 *对低比转数的泵与风机来说，叶轮外径稍有变化，其出口宽度变化不大，甚至可认为没有什么变化。 *对中、高比转数泵与风机来说，当切割与接长叶轮外径时，转速不变，叶转出口宽度变化稍大，而
且出口宽度往往和直径成反 比。 叶轮外径的改变可以改变泵与风 机的性能， 因此， 常用切割的办法来改变 泵与风机的使用范围。但叶轮外径的切割或 接长应以效率不致降低太多为原则。 *另外， *叶轮切割与加长方式及其注意事项： *对于水泵，切割的办法是把叶轮拆下来切割，不同的泵应采用不同的切割方式，如 图 1 所示。轴流风机 图 一 0的多级泵 的多级泵， 对于低比转数 n s < 6 0的多级泵，叶轮出口和导叶 连接，在这种情况下，为了能够保持叶轮外径与导 连接，在这种情况下， 叶之间的间隙不变，对水流的引导作用比较好， 叶之间的间隙不变，对水流的引导作用比较好，切 割时一般只切割叶片而仍保留前后盖板。但是， 割时一般只切割叶片而仍保留前后盖板。但是，若 不同时切小前后盖板， 不同时切小前后盖板，又将使圆盘磨擦损失的比重 增大，导致效率下降较多， 0的 增大，导致效率下降较多，因而在切割 n s < 1 4 0的 离心泵时，也有将叶片和前后盖板同时切去的。对 离心泵时，也有将叶片和前后盖板同时切去的。 高比转数离心泵， 高比转数离心泵，则应当把前后盖板切成不同的直 使流动更加平衡。 径，使流动更加平衡 对于风机， 如果叶轮直径的切割量在7 ％的范围内，一般 及 近似不变。 叶片切割后，风机隔舌可保持不变， 叶片切割后，风机隔舌可保持不变，但效 率略有降低， 率略有降低，而叶片接长后隔舌与叶轮间 隙减小，易引起振动和噪声， 隙减小，易引起振动和噪声，此时需 适
当 放大间隙， 所示，叶片未接长前， 放大间隙，如图 2所示，叶片未接长前， 隔舌为虚线，放大后隔舌为实线。 隔舌为虚线，放大后隔舌为实线。 离 心 泵 6 更新换代 更换或改造效率低、 性能差的泵和风机， 特别是因年久失修的泵、 风机和属于淘汰的泵与风机均可采用重新选型的方法， 用新的高 效能泵或风机替换 。 7 电动机与泵和风机的匹配 泵与风机的配套电动机应根据泵和风机的轴功率及电动机的效率选 配， 即： 电动机功率 =泵、 风机轴功率／ 电动机效率 在选型时要尽量选用新型的节能电动机与泵或风机配套， 实现泵或风机与电动机的最佳匹配。 总结综上所述， 为了实现泵与风机的节能降耗， 综上所述， 为了实现泵与风机的节能降耗， 可以从更新换代、 合理选择泵与风机的裕量、 可以从更新换代、 合理选择泵与风机的裕量、 减少主力损失、 选择合理的调节方式、 减少主力损失、 选择合理的调节方式、 叶轮 控制法调节以 及电动机与泵和风机的匹配等方 面采取措施， 面采取措施， 达 到泵与风机的高效、 经济运行。 到泵与风机的高效、 经济运行 合理选 型 节能途径合理选 配 更新换代 第六组罗军
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