​E·S流体三元流高效节能技术及高效节能水泵

节能水泵，固名思义就是能够节省能耗的水泵，提高水泵本身的高效率运行从而使得能耗降低。例:普通水泵平均电耗为100度每小时，在相同的工况下节能水泵则为80度每小时或者更少。

三元流技术和变频技术对水泵都可达到节能目的，只是变频技术是在针对电机，根据用水负载的变化，来调整电机输出功率;而三元流技术是针对叶轮，目的是提高叶轮的实际工作效率。对于变负载的水泵机组，要想充分节能，最好是两项节能技术都实施，对于相对恒定负载的水泵机组，变频技术就没有用武之地，只能采用三元流节能技术。

节能水泵的理论基础，是建立在吴仲华教授的"叶轮机械三元流动理论"上的，自七十年代电子计算机得到广泛应用后，这一理论被广泛地应用于航空燃气轮机设计和发展。西方各大发动机制造公司和国际航空界称之为"吴氏理论"或"吴氏方程"，在学术界,吴仲华教授被世界公认为叶轮机械三元流动理论的奠基人。1976年美国数十位泵专家合著的权威工具书《泵手册》，把吴氏理论列为今后泵设计的最先进方法。我公司技术人员在吴氏理论的基础上，提出了泵内含射流-尾迹模型的三元流动计算方法，通过我们的具体实践，应用这一方法设计的泵叶轮运行效率比以前有明显提高。

众所周知，目前国内泵生产厂商的许多产品还停留在一元流动设计的理论基础上，即他们把叶轮内部流体的流态简单地看成流体在弯曲管内的匀速流动，通过这种方法对叶轮建立的数学模型无疑是很不真实的，对流体在叶轮内部运动的反映也是很不准确的。因此，通过这一方法计算、设计的叶轮，其效率是很低的。七十年代后出现了泵设计的二元理论，这一理论的出现使泵叶轮设计理论得到发展完善。这一理论通过在一个曲面上的分析，把叶轮流道及流体流态做为变量来看待，使泵的叶轮设计比以前有了改善。设计合理，所以泵的效率得到了提高。

我们目前应用的"射流-尾迹三元流动"理论，把叶轮内部的三元立体空间无限地分割,通过对叶轮流道内的各工作点的分析，建立起完整、真实的叶轮内流动的数学模型。通过这一方法，我们对叶轮流道分析可以做得最准确,反映流体的流场、压力分布也最接近实际。叶轮出口为射流和尾迹(漩涡)的流动特征，在设计计算中得以体现。因此，我们设计的叶轮也就能更好地满足工况要求，效率显著提高，以下简单介绍一下我们的计算方法:叶轮机械内的完全三元流动，应用吴仲华教授创立的S1、S2，两流面理论可以用不同方法求解，一种是流函数方法，这一方法在数学上严谨，但物理上不太直观。另一种是直接计算流体流动速度的流面(或流线)迭代法，这一方法物理上比较直观，反映问题更接近实际，因此我们现在设计泵叶轮，用的就是这种方法。泵叶轮内部由两个叶片、前后盖板组成一个完整的空间流场，观察者与叶轮同步旋转看到的是与时间无关的定常相对流动，我们要求计算空间流场中任何一点的相对速度的大小及方向，从而建立我们的叶轮数学模型。在叶轮出口附近，我们还能计算出"尾迹"-脱离叶片表面的漩涡区的大小。在我们为用户提供的改造服务中，叶轮前后盖板是设计给定的，对于中间流道内的众多S1流面而言，我们是先假定形状，逐步迭代修正至计算收敛，从而得出最接近实际的准确设计，得到在用户具体使用情况下，最合理的叶轮叶片曲线，满足用户对效率提升的要求。

以上介绍了我们的技术基础，通过这种设计方法，我们已为多个泵厂家提供了产品升级的设计，也为全国范围内的许多泵、风机用户提供了改造服务，均取得了十分理想的效果。

目前工矿企业流体介质输送系统、自来水输送系统，特别是钢铁厂各类循环水系统普遍存在大流量、低效率、高能耗的状况，采用E·S流体三元流高效节能技术，对系统进行节能改造和优化。E·S高效节能水泵就是通过建立系统能量平衡测试与计算标准，从循环水泵组、管网、换热设备、制冷设备、冷却塔等各方面入手，进行系统能效分析，根据当前能效指标，结合生产工艺要求，按最佳运行工况参数为系统定制水泵，替换目前低效率运行的水泵，消除因系统配置不合理而引起的高能耗，以达到最佳节能的目的，一般节电率可达到20%。

E·S流体三元流高效节能技术把叶轮内部的三元立体空间无限分割，通过对叶轮流道内的各工作点的分析，建立起完整、真实的叶轮内流动的数学模型，通过计算机CFD仿真设计出高效节能叶轮及水力模型。

高效节能泵显著特点是叶片宽、轮毂少，阻尼系数低，流通量大。E·S流道三元流叶轮直径减少，出口宽度增大，叶片边向来流进口伸展，减少了进口损失。

由两个单吸叶轮组合而成的三元流叶轮，采用相邻叶片相互交错的结构，使水流脉冲下降到扬程的±4%以内，水流更加平稳，效率更高，汽蚀余量更低。

河北龙凤山铸业有限公司1#高炉常压热循环水系统节能技改项目

河北峰峰矿区合信钢铁有限公司炼铁高炉常压循环水系统节能技改项目

1#:河北龙凤山铸业有限公司1#高炉常压热循环水系统泵站装有3台水泵，型号为500S98A，流量1858m/h，扬程84m。配套电机型号三台为Y5003-6/10000V/630KW/989rpm，水泵运行方式为三台并联运行。

改造前与改造后的系统运行参数比较:

项目技改方案:

该项目采取定做3台"天康泵业科技高效节能水泵"替换目前工作的3台500S98A的水泵，运行2台达可到目前3台泵运行的参数，电机仍使用原电机，另1台水泵作为备用泵，可节约开机时间和减少节流损失，提高系统的运行经济性，达到节能效果。

2#:峰峰矿区合信钢铁有限公司炼铁高炉常压循环水系统泵站装有3台水泵，型号为BOS350-510(I)(1#~3#)，1#~3#泵额定流量1493m3/h，额定扬程为62m，均为广州白云水泵厂生产;配套电机为Y4504-4/315kW/10kV，生产厂家为佳木斯电机厂。水泵运行方式为三台并联运行。

项目技改方案:定做3台"天康泵业科技高效节能水泵"替换目前工作的3台BOS350-510(I)型号水泵，并联运行，二用一备，电机仍使用原电机。

改造前后系统运行参数比较:

3#:河北钢铁集团金鼎重工股份有限公司制氧循环水系统共有4台循环水泵。水泵型号为BOS200-420(1-2#)，水泵额定流量630m/h，额定扬程52m，转速1480rpm，生产厂家为广州白云水泵;配套电机为Y315M-4/380V/132kW/1480rpm，生产厂家为江门江置电机厂。水泵型号为KQSN300-M9/445(3-4#)，水泵额定流量790m/h，额定扬程60m，转速1480rpm，生产厂家为上海凯泉;配套电机为Y315L-4/380V/185kW/1480rpm，生产厂家为江门江置电机厂。

技改内容:用量身定做的2套天康高效节能A1型水泵及其相关配件替换原有泵KQSN300-M9/445(3-4#)泵2台及其相关部件。

项目建设年限:二个月---半年

2、合同模式

由服务方全额出资负责设备制造、运输、安装、调试及人员培训工作，节能收益按比例、分年限收回投资。

3、节能效果

经济效益分析:河北龙凤山铸业有限公司1#高炉常压热循环水系统节能技改项目通过实际用电考核，原工况下三台泵同时运行每小时总耗电1887.05KWh，而改造后，运行2台泵就可达到原3台泵的工作量，实际每小时耗电1118.82KWh，每小时节约用电768.23KWh，照此计算可一年节约663.75万度，按电价0.58元计算，每年可节约电能价值384万元，设备设计使用寿命20年，此项目投产运行后可节约资金7700万元。

峰峰矿区合信钢铁有限公司高炉常压热循环水系统节能技改项目通过实际用电考核，原工况下二台泵同时运行每小时总耗电600KWh，而改造后，运行2台泵就达到原运行工作量，实际每小时耗电396 KWh ，每小时节约用电204KWh，照此计算可一年节约176.25万度，按电价0.58元计算，每年可节约电能价值102万元，设备设计使用寿命20年，此项目投产运行后可节约资金2045万元。

以上项目经济效益好，社会效益同样可观，该项目促进节能减排的发展，符合两型社会发展要求，具有很好的推广价值，因此希望能得到各级政府职能部门的大力支持。

流体输送节能水泵为立式安装，占地少、安装方便;转速低、运行平稳、噪音低、性能稳定、使用寿命长;电机与泵采用同轴直联驱动、效率高、零件少、重量轻;轴封为机械密封无泄漏。此种节能水泵为中央空调系统设计，但用于各种工业冷却水系统和热水供热水循环系统同样也会产生明显的节能效益。