节能技术在自来水行业的应用

[摘要]   节能技术在自来水行业中的广泛应用，为各水司节能降耗作出了较大的贡献。水泵内表面及叶轮，使用高分子超滑涂层后，既减少了表面阻力，又对泵的内表面及叶轮进行了防腐，与其它的节能技术相比，有其独特的优势和推广价值。

[关键词]  节能增效，超滑材料

通过近10年的发展，我们从只销售国外的高分子材料转化成了一家具有多项专有技术的综合大医“坊”，为易于理解相互关系，作一形容——我们是工业医生，设备是病人，设备的使用厂家是病人家属。我们针对个案度身定做相应个性化的方案，为客户解决问题。下面我们主要介绍一下节能技术在水行业的应用。

一、节能技术概况

通过大量的实践，公司已研发出了节能专项技术。其第一代节能技术，即采用超滑高分子材料、独特的施工工艺和专业的施工队伍所构成的第一代节能技术，此项技术已在各自来水公司的水泵上得到了广泛的应用。第一代节能技术不只适用于水泵，还能用于管道内表面及阀的表面，但是由于其成本较高，目前仅限于水泵上的应用。

为了给客户降低成本，增加使用范围，如管道内表面、阀门的表面防腐，增加节能效果，我们正在研制开发具有超滑效果的新一代“双纳光固超滑技术”，以代替现有的，较高成本的节能技术。

另外，随着客户提出防藻、防微生物的附着等要求，我们已研制出一种多功能仿生膜，我们称为“鲨刻烃”技术，已在2007年的高交会上崭露头角，颇受好评。

二、水行业中消耗成本的构成

据统计，自来水公司各水厂水泵的运转成本，占总成本的60%—70%，水泵能耗主要分为电机和水泵内表面阻力损失所带来的能量消耗，另外还有管道、阀门的内表面阻力损失也占一部分成本构成。化学药剂处理成本占的比例也较大。水池池壁因有藻类和红虫而需定期清洗水池所花费的成本也占一部分。

三、节能技术的原理

输水过程中大多数的能量消耗用于抵抗水表面的流动摩擦力及涡流阻力。在泵、阀及管线中流动的水易受到其与流道和泵叶轮表面的摩擦以及水本身粘度的影响。

在流体动力学中，靠近输送系统（泵、管线、阀等）表面上的水分子是静止的，水分子在流动过程中会分裂并产生涡流，流体在流动过程中所消耗的能量就是用来克服流体内摩擦力和流体与设备界面的摩擦力。如果表面光滑，则层流层就较薄，这种表面称为水力光滑表面。如果表面较粗糙，表面阻力较大，水流经过时需克服阻力。如表面粗糙是使泵损失能量的重要因素。

在显微镜下可以看到，即使抛光的泵壳内表面也是相当粗糙的，腐蚀和气蚀可使表面变得更加粗糙，而且泵内表面的曲面与原来新泵的曲面有较大的差异，使得间隙增大，水从泵入口到出口的过程中，会产生涡流或回流，从而使泵的效率降低。

我们节能技术所使用的双纳光固成型修复材料，依靠专有的模具成型技术，可以使旧泵过流表面最大限度地回复到原有设计曲面，达到降低涡流和回流的发生。在此基础上，加以高分子超滑涂层，或仿生膜等材料，可以降低流体设备表面阻力，因为此类材料表面光滑程度比抛光的不锈钢表面还要强，而且具有疏水性、防水藻的粘附性。再加上专有工艺技术，完成后的流体设备表面，会形成水力光滑面，从而达到降低水流阻力损失的目的。同时也能对水泵内表面进行防腐保护，即使泵停用一段时间，也不会因此而发表面锈蚀现象，这就是我们所说的 “既节能，又防腐”的双重功效。

通过多年的实践应用，我们得知：超滑高分子涂层系统可在相同压力和相同流量下，降低能耗并提高泵的效率。对新泵来说，即使不能明显提高泵效，也会起到预量保护的作用，此种做法也是值得的，因为可以延长泵的使用寿命。

在离心泵的使用寿命中，其能量消耗远远大于泵本身的成本费用。因此，提高操作效率对减少动力费用起到非常重要的作用。

四、节能技术与其它节能技术的对比

我们将对三种水泵节能技术（如变频节能技术，叶轮切削节能技术和节能技术）进行相应的比较，具体如下：

1．变频调速节能技术：它是利用调速器，通过工况的变化而输入相应的电能，以达到降耗的目的，适用于较大型的管网系统，而且要求系统压力及流量有变化。而且投资较大。但对于无压力和流量变化的泵系统来说，此种方法就不再适用了。

2．叶轮切削技术：叶轮切削也是有限度的，而且此种方法不可逆，即切削后的叶轮不能再复原了。当泵的管网条件发生多次变化后，这种方法就不能达到目的了。

3．双纳光固超滑节能技术：节能技术是，在不破坏原有设备及管网系统的基础上，对自来水公司各水厂水泵进行节能改造，没有任何局限性。而且可以在变频和叶轮切削的基础上，再继续采用节能技术对水泵进行节能改造。或者，可以先做节能技术，对条件满足的情况下，再继续采用变频节能和叶轮切削节能技术。如三种方式均能使用，可以增大各水厂水泵节能的总量。

节能技术与变频节能和叶轮切削节能两种方式相比：A) 投资较少，其价格是根据泵的大小，泵的使用年限，泵的实际工况等因素有关。B) 成本回收较快，我们根据不同尺寸的泵可得出：采用这种节能方式，其成本回收周期较短，成本收回的时间与泵的大小，运转工况有直接的关系，有的甚至三个月就可收回成本，有的需要一年，更长一些的需要两年。C) 进行节能技术改造施工时，不会影响整个管网系统的正常工作，可以分期分批地进行改造，而且每台泵的改造时间为2—4天。

五、节能技术的应用效果

从1999年开始，我们的“节能技术”开始在广州自来水公司西洲水厂进行推广以来，9年多的时间里，我们的技术已在国内20余家水厂及相关单位得到广泛的应用。

我们的“节能技术”在有条件进行测度和统计的各水厂应用效果如下：

笔架山水厂：单台24寸泵节能改造后，效率提高了4.8%。

江村水厂：对改造后二级泵站进行整体测试,效率提高了约3%；

西村水厂：对两台改造后的32寸泵进行测试,效率提高了4.8%

新塘水厂：5台泵整体改造后,通过计算配水电耗得出,泵效提高2.9%

朱坳水厂：四台苏尔寿改造后，配水电耗降低了4.33%

大涌水厂：8台水泵改造后测试结果为最高效率提高5%，最低提高2.7%

佛山桂城水厂：改造11台后进行测试结果每千方水兆帕电耗降低率为5.4%

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广州自水公司车陂水厂还对新泵进行了“预量保护”。对于不同条件和不同工况的水泵，其改造后的节能效果也有不同，对于新泵，效率提高较小，有的甚至运用现场的精度不高的仪器还测不出结果。对于使用年限较长，工况条件较差的泵（如有严重气蚀情况下），使用节能技术效果较明显。但对于工况较好的水泵，其涂层后的使用年限较长。

我们还对广州自来水公司和深圳水务集团的下属水厂及污水厂进行了水泵叶轮“气蚀修补”专有技术的应用，对于无法改变管网或改造整个管网所花成本太高的情况下，只能定期更换气蚀的叶轮，或采用气蚀修补技术，定期对叶轮进行修复，从而避免叶轮穿孔所造成的能耗增加。

六、百安百节能技术的推广方式

目前，国内很多水司也正准备采用我们节能技术对水泵进行“节能防腐”改造，我们节能技术推广的方式如下：与有条件的水司商议，选定其下属某个水厂运行中的水泵，按照双方讨论认可的测试方案，对选中的水泵进行节能改造前的参数采集及相关测试；再按专有工艺对这些选定的泵进行节能防腐改造施工；最后，再对水泵进行节能改造后的参数进行数据采集和跟踪测试。待客户对此效果满意后，我们再对此水司各水厂的水泵进行全面节能改造。

总之，通过多年的实践证明，我们的节能技术为许多水厂节能作出了贡献，得到了客户一致赞同和认可，是一种值得在自来水、污水及其它能用到水泵的行业（如电力、化工、市政等）广泛应用和推广的技术，希望我们技术能为更多客户带来相应的经济效益。