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節(jié)能技術(shù)在自來水行業(yè)的應(yīng)用

[摘要]   節(jié)能技術(shù)在自來水行業(yè)中的廣泛應(yīng)用，為各水司節(jié)能降耗作出了較大的貢獻(xiàn)。水泵內(nèi)表面及葉輪，使用高分子超滑涂層后，既減少了表面阻力，又對(duì)泵的內(nèi)表面及葉輪進(jìn)行了防腐，與其它的節(jié)能技術(shù)相比，有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和推廣價(jià)值。

[關(guān)鍵詞]  節(jié)能增效，超滑材料

通過近10年的發(fā)展，我們從只銷售國外的高分子材料轉(zhuǎn)化成了一家具有多項(xiàng)專有技術(shù)的綜合大醫(yī)“坊”，為易于理解相互關(guān)系，作一形容——我們是工業(yè)醫(yī)生，設(shè)備是病人，設(shè)備的使用廠家是病人家屬。我們針對(duì)個(gè)案度身定做相應(yīng)個(gè)性化的方案，為客戶解決問題。下面我們主要介紹一下節(jié)能技術(shù)在水行業(yè)的應(yīng)用。

一、節(jié)能技術(shù)概況

通過大量的實(shí)踐，公司已研發(fā)出了節(jié)能專項(xiàng)技術(shù)。其第一代節(jié)能技術(shù)，即采用超滑高分子材料、獨(dú)特的施工工藝和專業(yè)的施工隊(duì)伍所構(gòu)成的第一代節(jié)能技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)已在各自來水公司的水泵上得到了廣泛的應(yīng)用。第一代節(jié)能技術(shù)不只適用于水泵，還能用于管道內(nèi)表面及閥的表面，但是由于其成本較高，目前僅限于水泵上的應(yīng)用。

為了給客戶降低成本，增加使用范圍，如管道內(nèi)表面、閥門的表面防腐，增加節(jié)能效果，我們正在研制開發(fā)具有超滑效果的新一代“雙納光固超滑技術(shù)”，以代替現(xiàn)有的，較高成本的節(jié)能技術(shù)。

另外，隨著客戶提出防藻、防微生物的附著等要求，我們已研制出一種多功能仿生膜，我們稱為“鯊刻烴”技術(shù)，已在2007年的高交會(huì)上嶄露頭角，頗受好評(píng)。

二、水行業(yè)中消耗成本的構(gòu)成

據(jù)統(tǒng)計(jì)，自來水公司各水廠水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)成本，占總成本的60%—70%，水泵能耗主要分為電機(jī)和水泵內(nèi)表面阻力損失所帶來的能量消耗，另外還有管道、閥門的內(nèi)表面阻力損失也占一部分成本構(gòu)成�；瘜W(xué)藥劑處理成本占的比例也較大。水池池壁因有藻類和紅蟲而需定期清洗水池所花費(fèi)的成本也占一部分。

三、節(jié)能技術(shù)的原理

輸水過程中大多數(shù)的能量消耗用于抵抗水表面的流動(dòng)摩擦力及渦流阻力。在泵、閥及管線中流動(dòng)的水易受到其與流道和泵葉輪表面的摩擦以及水本身粘度的影響。

在流體動(dòng)力學(xué)中，靠近輸送系統(tǒng)（泵、管線、閥等）表面上的水分子是靜止的，水分子在流動(dòng)過程中會(huì)分裂并產(chǎn)生渦流，流體在流動(dòng)過程中所消耗的能量就是用來克服流體內(nèi)摩擦力和流體與設(shè)備界面的摩擦力。如果表面光滑，則層流層就較薄，這種表面稱為水力光滑表面。如果表面較粗糙，表面阻力較大，水流經(jīng)過時(shí)需克服阻力。如表面粗糙是使泵損失能量的重要因素。

在顯微鏡下可以看到，即使拋光的泵殼內(nèi)表面也是相當(dāng)粗糙的，腐蝕和氣蝕可使表面變得更加粗糙，而且泵內(nèi)表面的曲面與原來新泵的曲面有較大的差異，使得間隙增大，水從泵入口到出口的過程中，會(huì)產(chǎn)生渦流或回流，從而使泵的效率降低。

我們節(jié)能技術(shù)所使用的雙納光固成型修復(fù)材料，依靠專有的模具成型技術(shù)，可以使舊泵過流表面最大限度地回復(fù)到原有設(shè)計(jì)曲面，達(dá)到降低渦流和回流的發(fā)生。在此基礎(chǔ)上，加以高分子超滑涂層，或仿生膜等材料，可以降低流體設(shè)備表面阻力，因?yàn)榇祟惒牧媳砻婀饣�程度比拋光的不銹鋼表面還要強(qiáng)，而且具有疏水性、防水藻的粘附性。再加上專有工藝技術(shù)，完成后的流體設(shè)備表面，會(huì)形成水力光滑面，從而達(dá)到降低水流阻力損失的目的。同時(shí)也能對(duì)水泵內(nèi)表面進(jìn)行防腐保護(hù)，即使泵停用一段時(shí)間，也不會(huì)因此而發(fā)表面銹蝕現(xiàn)象，這就是我們所說的 “既節(jié)能，又防腐”的雙重功效。

通過多年的實(shí)踐應(yīng)用，我們得知：超滑高分子涂層系統(tǒng)可在相同壓力和相同流量下，降低能耗并提高泵的效率。對(duì)新泵來說，即使不能明顯提高泵效，也會(huì)起到預(yù)量保護(hù)的作用，此種做法也是值得的，因?yàn)榭梢匝娱L泵的使用壽命。

在離心泵的使用壽命中，其能量消耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于泵本身的成本費(fèi)用。因此，提高操作效率對(duì)減少動(dòng)力費(fèi)用起到非常重要的作用。

四、節(jié)能技術(shù)與其它節(jié)能技術(shù)的對(duì)比

我們將對(duì)三種水泵節(jié)能技術(shù)（如變頻節(jié)能技術(shù)，葉輪切削節(jié)能技術(shù)和節(jié)能技術(shù)）進(jìn)行相應(yīng)的比較，具體如下：

1．變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)：它是利用調(diào)速器，通過工況的變化而輸入相應(yīng)的電能，以達(dá)到降耗的目的，適用于較大型的管網(wǎng)系統(tǒng)，而且要求系統(tǒng)壓力及流量有變化。而且投資較大。但對(duì)于無壓力和流量變化的泵系統(tǒng)來說，此種方法就不再適用了。

2．葉輪切削技術(shù)：葉輪切削也是有限度的，而且此種方法不可逆，即切削后的葉輪不能再復(fù)原了。當(dāng)泵的管網(wǎng)條件發(fā)生多次變化后，這種方法就不能達(dá)到目的了。

3．雙納光固超滑節(jié)能技術(shù)：節(jié)能技術(shù)是，在不破壞原有設(shè)備及管網(wǎng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)自來水公司各水廠水泵進(jìn)行節(jié)能改造，沒有任何局限性。而且可以在變頻和葉輪切削的基礎(chǔ)上，再繼續(xù)采用節(jié)能技術(shù)對(duì)水泵進(jìn)行節(jié)能改造�；蛘撸�可以先做節(jié)能技術(shù)，對(duì)條件滿足的情況下，再繼續(xù)采用變頻節(jié)能和葉輪切削節(jié)能技術(shù)。如三種方式均能使用，可以增大各水廠水泵節(jié)能的總量。

節(jié)能技術(shù)與變頻節(jié)能和葉輪切削節(jié)能兩種方式相比：A) 投資較少，其價(jià)格是根據(jù)泵的大小，泵的使用年限，泵的實(shí)際工況等因素有關(guān)。B) 成本回收較快，我們根據(jù)不同尺寸的泵可得出：采用這種節(jié)能方式，其成本回收周期較短，成本收回的時(shí)間與泵的大小，運(yùn)轉(zhuǎn)工況有直接的關(guān)系，有的甚至三個(gè)月就可收回成本，有的需要一年，更長一些的需要兩年。C) 進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造施工時(shí)，不會(huì)影響整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)的正常工作，可以分期分批地進(jìn)行改造，而且每臺(tái)泵的改造時(shí)間為2—4天。

五、節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用效果

從1999年開始，我們的“節(jié)能技術(shù)”開始在廣州自來水公司西洲水廠進(jìn)行推廣以來，9年多的時(shí)間里，我們的技術(shù)已在國內(nèi)20余家水廠及相關(guān)單位得到廣泛的應(yīng)用。

我們的“節(jié)能技術(shù)”在有條件進(jìn)行測(cè)度和統(tǒng)計(jì)的各水廠應(yīng)用效果如下：

筆架山水廠：單臺(tái)24寸泵節(jié)能改造后，效率提高了4.8%。

江村水廠：對(duì)改造后二級(jí)泵站進(jìn)行整體測(cè)試,效率提高了約3%；

西村水廠：對(duì)兩臺(tái)改造后的32寸泵進(jìn)行測(cè)試,效率提高了4.8%

新塘水廠：5臺(tái)泵整體改造后,通過計(jì)算配水電耗得出,泵效提高2.9%

朱坳水廠：四臺(tái)蘇爾壽改造后，配水電耗降低了4.33%

大涌水廠：8臺(tái)水泵改造后測(cè)試結(jié)果為最高效率提高5%，最低提高2.7%

佛山桂城水廠：改造11臺(tái)后進(jìn)行測(cè)試結(jié)果每千方水兆帕電耗降低率為5.4%

……………………………………

廣州自水公司車陂水廠還對(duì)新泵進(jìn)行了“預(yù)量保護(hù)”。對(duì)于不同條件和不同工況的水泵，其改造后的節(jié)能效果也有不同，對(duì)于新泵，效率提高較小，有的甚至運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)的精度不高的儀器還測(cè)不出結(jié)果。對(duì)于使用年限較長，工況條件較差的泵（如有嚴(yán)重氣蝕情況下），使用節(jié)能技術(shù)效果較明顯。但對(duì)于工況較好的水泵，其涂層后的使用年限較長。

我們還對(duì)廣州自來水公司和深圳水務(wù)集團(tuán)的下屬水廠及污水廠進(jìn)行了水泵葉輪“氣蝕修補(bǔ)”專有技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于無法改變管網(wǎng)或改造整個(gè)管網(wǎng)所花成本太高的情況下，只能定期更換氣蝕的葉輪，或采用氣蝕修補(bǔ)技術(shù)，定期對(duì)葉輪進(jìn)行修復(fù)，從而避免葉輪穿孔所造成的能耗增加。

六、百安百節(jié)能技術(shù)的推廣方式

目前，國內(nèi)很多水司也正準(zhǔn)備采用我們節(jié)能技術(shù)對(duì)水泵進(jìn)行“節(jié)能防腐”改造，我們節(jié)能技術(shù)推廣的方式如下：與有條件的水司商議，選定其下屬某個(gè)水廠運(yùn)行中的水泵，按照雙方討論認(rèn)可的測(cè)試方案，對(duì)選中的水泵進(jìn)行節(jié)能改造前的參數(shù)采集及相關(guān)測(cè)試；再按專有工藝對(duì)這些選定的泵進(jìn)行節(jié)能防腐改造施工；最后，再對(duì)水泵進(jìn)行節(jié)能改造后的參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和跟蹤測(cè)試。待客戶對(duì)此效果滿意后，我們?cè)賹?duì)此水司各水廠的水泵進(jìn)行全面節(jié)能改造。

總之，通過多年的實(shí)踐證明，我們的節(jié)能技術(shù)為許多水廠節(jié)能作出了貢獻(xiàn)，得到了客戶一致贊同和認(rèn)可，是一種值得在自來水、污水及其它能用到水泵的行業(yè)（如電力、化工、市政等）廣泛應(yīng)用和推廣的技術(shù)，希望我們技術(shù)能為更多客戶帶來相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益。