馬琨巖　徐鵬磊　張寧　石福翔　趙蕾　田延凱

摘 要：介紹了水泵節(jié)能增效的意義及使用高分子涂料節(jié)能增效的實(shí)用性。高分子刷圖陶瓷的機(jī)械性能和使用該高分子涂料的涂裝工藝。高分子刷圖陶瓷在水泵節(jié)能增效的原理，并進(jìn)行水泵涂覆前后比對(duì)試驗(yàn)，分析試驗(yàn)結(jié)果簡(jiǎn)要說(shuō)明應(yīng)用高分子刷圖陶瓷節(jié)能的效果。最后說(shuō)明使用該高分子材料后對(duì)水泵性能及水泵壽命的影響和最終帶來(lái)的社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：高分子涂料 水泵節(jié)能 增效

中圖分類號(hào)：TH38 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）11（a）-0091-02

泵是一種通用機(jī)械，它應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域，如：化工、石油、礦山、冶金、電力、國(guó)防、農(nóng)田的灌溉與排澇、城市供水和排水等。長(zhǎng)期以來(lái)統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)外水泵數(shù)據(jù)，國(guó)產(chǎn)泵的泵效率比國(guó)外先進(jìn)的水泵低5%～10%，尤其是當(dāng)水泵長(zhǎng)期運(yùn)行運(yùn)行一年以上時(shí)，由于沖蝕、氣蝕、腐蝕的原因?qū)е氯~輪、渦殼等過(guò)流部分損壞，使得水泵效率大大下降。所以，如果提高并保持水泵的效率，降低能耗，對(duì)整個(gè)社會(huì)具有深遠(yuǎn)的效益。

泵的效率是反映泵本身節(jié)能效果的重要指標(biāo)，只有減少泵的能量損失主要包括容積損失、水利損失、機(jī)械損失。泵的本身效率才能提高。從以上可知，泵的節(jié)能降耗工作可以從多方面抓起，如提高泵的制造精度；合理選型；減少設(shè)計(jì)時(shí)的裕量；采用可調(diào)速電機(jī)；合理配置管路系統(tǒng)等一系列措施。

對(duì)于大多數(shù)的工礦企業(yè)來(lái)說(shuō)，盡管有很多方法，但是工藝流程設(shè)備生產(chǎn)現(xiàn)況均已定型，對(duì)已有設(shè)備進(jìn)行重新開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)制造或更新?lián)Q代改造，將會(huì)帶來(lái)一筆很大的資金投入，如何在現(xiàn)有泵的基礎(chǔ)之上，以較小的資金投入、較短的待機(jī)時(shí)間，以較安全的施工方式對(duì)現(xiàn)有的泵進(jìn)行改造，提高泵效，節(jié)能降耗，以達(dá)到泵的壽命周期內(nèi)使用的最經(jīng)濟(jì)性是一條捷徑。

高分子刷涂陶瓷可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題。

1 采用高分子刷涂陶瓷提高效率

節(jié)能原理：在水泵工作過(guò)程中，泵的能量損失主要是泵內(nèi)流動(dòng)的水受本身粘度及其與流道和泵葉輪表面的摩擦。泵所消耗的能量主要用于抵抗水表面的流動(dòng)摩擦力及渦流阻力。水在流動(dòng)過(guò)程中所消耗的能量（水頭損失）就是用來(lái)克服內(nèi)摩擦力和水與設(shè)備界面的摩擦力。如果泵、葉輪表面光滑（這種表面稱為水力光滑表面）表面阻力較小，消耗能量就小。在水泵過(guò)流面和葉輪上噴涂高分子刷涂陶瓷，使其表面形成光滑表面，這種極光滑的表面減少了泵內(nèi)流體的分層，從而減少泵內(nèi)部紊流，降低了泵內(nèi)的容積損失和水力損失，降低了電耗，達(dá)到降低水流阻力損失的目的，從而提高水泵的水力效率，同時(shí)在一定程度上也可提高機(jī)械效率和容積效率。（以下為高分子刷涂材料與其他不同材料表面粗糙度的對(duì)比數(shù)據(jù)。高分子刷涂材料表面：Ra=0.078μm、改性聚乙烯：Ra=0.54μm、玻璃鋼表面：Ra=2.15μm、碳鋼管表面：Ra=16.07μm。從對(duì)比數(shù)據(jù)可以看出高分子刷涂材料的表面粗糙度要比其他材料小一個(gè)或幾個(gè)數(shù)量級(jí)。）

2 高分子刷涂陶瓷的機(jī)械性能

高分子刷涂陶瓷具有優(yōu)良的機(jī)械性能，高分子復(fù)合材料本質(zhì)是高分子聚合物，具有抗化學(xué)腐蝕性，可以提高泵的抗腐蝕性，能大大增強(qiáng)泵抵抗沖蝕和腐蝕的能力，其結(jié)構(gòu)致密，能隔絕空氣、水等介質(zhì)和水泵葉輪母材的接觸，最大程度減少電化學(xué)腐蝕及銹蝕。其優(yōu)良的機(jī)械性能可以保證涂層在水泵葉輪在高速旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中不會(huì)破損脫落。（使用30 MPa高壓水進(jìn)行的沖刷試驗(yàn)，3 min后涂層無(wú)變化。）

進(jìn)行25℃固化72 h試驗(yàn)，最高工作溫度達(dá)到93℃，抗壓強(qiáng)度達(dá)到870 kg/cm2，抗沖擊強(qiáng)度到達(dá)56 J/m，抗拉強(qiáng)度達(dá)到175 kg/cm2，硬度達(dá)到85（肖氏D級(jí)）。試驗(yàn)使用的介質(zhì)是冷換設(shè)備用循環(huán)水，水溫32℃，水壓0.35～0.45 MPa。

3 高分子刷涂陶瓷涂裝工藝

高分子刷涂陶瓷施工工藝簡(jiǎn)單，可手工涂裝，也可以機(jī)械噴涂，有利于對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造，便于在廠礦企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中使用。施工中要嚴(yán)格按照涂裝工藝執(zhí)行。涂裝前首先對(duì)設(shè)備表面進(jìn)行噴砂處理，使其表面粗糙度達(dá)到75μm，然后使用丙酮等溶液清洗設(shè)備表面，對(duì)存在的空洞、微孔等缺陷使用應(yīng)強(qiáng)超級(jí)金屬修補(bǔ)劑進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)完畢后進(jìn)行高分子刷涂陶瓷的涂裝。涂裝分兩次進(jìn)行，然后經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的固化就可投入使用了。

固化完畢后涂層厚度最少可以達(dá)到0.5 mm。

4 高分子刷涂陶瓷在水泵節(jié)能增效中應(yīng)用的試驗(yàn)

為驗(yàn)證該材料在水泵效率提高方面的實(shí)際作用，筆者所在中心選取3種不同的新泵（井用潛水泵、多級(jí)離心泵、雙吸中開(kāi)泵）對(duì)該材料進(jìn)行刷涂前后比對(duì)試驗(yàn)。

（1） 井用潛水泵：中心選用泵型為250QJ100-36-15，額定流量為100 m3/h，額定揚(yáng)程為36 m，額定效率為75%，出口管徑為DN100。

在其他試驗(yàn)條件均無(wú)變化的情況下：

噴涂前額定流量點(diǎn)的效率為70.57%，泵輸入功率為14.80 kW。

噴涂后額定流量點(diǎn)的效率為72.29%，泵輸入功率為14.61 kW。

噴涂后額定流量點(diǎn)效率提高1.72%，額定流量點(diǎn)軸功率減少1.36%。

（2）多級(jí)離心泵：中心選用泵型為D46-50×5，額定流量為46 m3/h，額定揚(yáng)程為250 m，額定效率為62.26%，進(jìn)管徑為DN80，出口管徑為DN80。

在其他試驗(yàn)條件均無(wú)變化的情況下：

噴涂前額定流量點(diǎn)的效率為63.85%，泵輸入功率為49.64 kW。

噴涂后額定流量點(diǎn)的效率為66.07%，泵輸入功率為47.25 kW。

噴涂后額定流量點(diǎn)效率提高2.22%，額定流量點(diǎn)軸功率減少4.83%。

（3）雙吸中開(kāi)泵：中心選用泵型為8SH-13，額定流量為288 m3/h，額定揚(yáng)程為41.3 m，額定效率為81.76%，進(jìn)口管徑為DN200，出口管徑為DN125。

在其他試驗(yàn)條件均無(wú)變化的情況下：

噴涂前額定流量點(diǎn)的效率為81.45%，泵輸入功率為37.73 kW。

噴涂后額定流量點(diǎn)的效率為85.46%，泵輸入功率為36.46 kW。

噴涂后額定流量點(diǎn)效率提高4.01%，額定流量點(diǎn)軸功率減少3.37%。

由以上3個(gè)比對(duì)試驗(yàn)可以得出，高分子刷涂陶瓷對(duì)水泵的效率提升效果十分顯著，在很大程度上減少了水泵的消耗功率。該材料對(duì)不同種類，不同口徑的泵提升效果也有所不同，流道越寬、口徑越大提升效果越明顯。

據(jù)統(tǒng)計(jì)2014年全國(guó)發(fā)電量達(dá)到54 638億kW，其中泵行業(yè)用電約占17%～21%，泵效率每提升一個(gè)百分點(diǎn)，所節(jié)省的電量是十分巨大的。在全民建設(shè)節(jié)能型社會(huì)的今天，提高大型循環(huán)水泵效率對(duì)于石化企業(yè)降低廠用電，節(jié)約成本既有很大的經(jīng)濟(jì)效益又有巨大的社會(huì)意義。

因此這些長(zhǎng)期運(yùn)行的水泵需要及時(shí)進(jìn)行節(jié)能改造。

5 結(jié)語(yǔ)

水泵的節(jié)能降耗，應(yīng)在理論與實(shí)踐相結(jié)合的條件下不斷探索，大膽引用新技術(shù)，尋找更合理、經(jīng)濟(jì)的節(jié)能措施。高分子刷涂陶瓷通過(guò)提高泵葉輪流道及泵殼的表面光潔度，相應(yīng)減少流體阻力而提高水泵的效率，節(jié)電效果明顯。由于高分子刷涂陶瓷有良好的耐腐蝕性，防止泵葉輪及泵殼的腐蝕，保護(hù)水泵機(jī)體，防止局部沖蝕，并且具有抗氣蝕作用，可顯著延長(zhǎng)水泵使用壽命。

參考文獻(xiàn)

[1] 陸愛(ài)良.高分子超滑涂層在水泵節(jié)能降耗中的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2013（18）：9-10.

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