新循环泵节能技术解析

     节能减排已经成中国经济发展规划纲要的主要内 容，尤其对电力、钢铁、有色、石油化工、水处理等 工业领域高耗能企业提出了更加严格的减排目标。水泵作为工业核心流体输送设备，占据着耗能的主要部 分，已经成为节能工作首要需解决的问题。本文主要 介绍一种新型的高分子涂层材料，减少泵内的摩擦阻 力损失，可提高新循环泵效率 2-5%；对于已经受腐蚀和磨 损的旧泵，本文也提供了快速修复的涂层工艺，可恢复泵效率 15%左右。

     通常情况下，离心泵内的容积损失 ηv、水力损失 ηh和机械损失 ηm 时构成泵的效率的主要因素，即水泵的 总效率 η 为 3 个局部效率的乘积： η=ηv·ηh·ηm 要提高水泵的效率，一方面，需要尽量减少机械 损失和容积损失，可以通过改善泵壳内过流部分的泵 型设计、制造和装配精度来达到。另一方面，也可以改善流体的水力损失 ηh 达到，而水力损失包括冲击损失： Δh1=k1（QT－Q0）2和摩阻损失： Δh2=k2Q2T 式中 QT 为理论流量；Q0 为设计流量；k1, k2 为比例系数。 本文将从如何减少流体的水力损失中的摩阻损失 Δh2, 探讨解决的方法。 根据阻力损失理论，流体流动分为层流区、过渡 区和湍流区，取决于雷诺系数 Re；离心泵中的流体雷 诺系数 Re>4000，流动进入湍流区，摩擦系数λ不再随 Re 变化，其值取决于相对粗糙度ε/d。即 λ=1/[1.74-2log(2ε/d)]2 阻力损失 hf 与摩擦系数λ成正比关系。 可见，如何减小泵体内的粗糙度ε，进而减低局部湍流程度，是提高水泵效率的手段之一。 另外，从泵受腐蚀角度来看。金属表面粗糙、局部湍流剧烈时，加快了金属的腐蚀速度，使氧化保护 层提早脱落被水流带走；同时局部湍流也容易导致汽蚀，气泡毁灭时产生的高强冲击力使金属表面层疏 松，从而加深腐蚀情况。

     某些工况下，在含有固体砂 粒的流体中，由于磨粒切削磨损，泵表面层变得更加粗糙，甚至穿孔。图 1 为某化工厂冷却水循环泵的腐蚀状况。 常规减阻和焊接修复方法的弊端 常规的减低阻力损失的方法为精密机加工，抛光等；或采用不锈钢材质以提高表面光洁度，但是这样 会大大增加成本。抛光的金属表面并不能解决腐蚀问题，尤其在海 水介质条件下，氯离子浓度非常高，极易侵蚀不锈钢 表面。遭受腐蚀后的金属表面的凹坑和裂缝，如果用堆 焊的方法修复，容易造成热应力变形，导致泵体无法回装。另外，焊缝金属和原本体金属的形成原电池电位 差，造成电解双金属腐蚀效应，引起二次腐蚀。 高分子超滑金属涂层 是由美国高分子公司出品的一种饮用水的涂层系统（泵节能改造），可提高流体设备效率，并保护设备防止化学腐蚀。该（泵节能改造）材料经检验达到美国国家卫生组织（ANS/NSF61）标准并符合英国供水规定第25款中的饮用水标准。1999年11月，国家城市供水水质检测网武汉检测站也对送检的超滑涂层（泵节能改造）浸泡液出具了符合国家饮用水卫生标准的检测报告（990111——1），所以高分子超滑涂层（泵节能改造）材料可广泛用于城市给水系统。 高分子超滑涂层（泵节能改造）材料是由基本原料和加固原料两种组分组成的高分子抗磨材料。　高分子超滑涂层（泵节能改造）材料具有表面光滑、粗糙度小的特性，超滑涂层（泵节能改造）材料与其它不同材料表面粗糙的对比数据。从表1可以看出，超滑涂层（泵节能改造）材料的表面粗糙度要比其它几种材料小一个或几个数量级，所以可在流体设备内产生光滑的表面，减少涡流的产生。 

            自平衡多级泵    多级泵