1  前言
        我國(guó)小型蒸汽鍋爐均為成套出廠。配套的鍋爐給水泵多數(shù)為臥式多級(jí)離心泵（GC型,DG型）,1 t/h以下的蒸汽鍋爐也配渦流泵，基本按鍋爐額定壓力選擇給水泵。鍋爐給水泵在運(yùn)行中表現(xiàn)為能力大、電耗高。為節(jié)約用電，一些用戶(hù)配置了變頻器，采用調(diào)速節(jié)電。一些文獻(xiàn)也推薦采用變頻器，但變頻器投資高，而且往往達(dá)不到預(yù)期的效益。本文以臥式多級(jí)離心泵為例，尋求鍋爐給水泵節(jié)能新途徑。由于我國(guó)70萬(wàn)臺(tái)工業(yè)鍋爐中約2/3為蒸汽鍋爐，因此小型蒸汽鍋爐給水泵節(jié)能具有現(xiàn)實(shí)意義。
2  GC型、DG型鍋爐給水泵電耗高的原因
        (1 )GC型、DG型鍋爐給水泵為多級(jí)離心泵，水泵規(guī)格少，缺少小流量泵，而且每個(gè)規(guī)格的流量差很大，每級(jí)葉輪揚(yáng)程高達(dá)20一25m。鍋爐給水泵選型時(shí)只能按就近規(guī)格選用。按我們習(xí)慣的設(shè)計(jì)原則：鍋爐給水泵流量是以鍋爐容量乘以一定的安全系數(shù)；揚(yáng)程以鍋爐安全閥開(kāi)啟壓力、管道阻力、位差之和乘以一定的安全系數(shù)來(lái)考慮的。這樣的設(shè)計(jì)，容量肯定偏大。但按結(jié)果選型，仍然沒(méi)有相應(yīng)的水泵，只能就近配置更大容量的水泵。以DZL2一1.25蒸汽鍋爐為例，按設(shè)計(jì)原則鍋爐給水泵Q=2.5m3/h,H=160一180m，選用GC型鍋爐給水泵時(shí)因無(wú)相應(yīng)規(guī)格的泵，只能就近選用的泵。
        (2)GC型、DG型鍋爐給水泵原設(shè)計(jì)效率低，水泵NPSH值高。其葉輪為普通鑄造葉輪，比較粗糙；軸封為填料密封，易漏水；泵需用冷卻水；而且裝配不夠精密，水泵實(shí)際性能和樣本性能參數(shù)有較大差距。一些企業(yè)生產(chǎn)的改進(jìn)型GC型、DG型泵標(biāo)明有較高效率，但仍需配套很大功率的電動(dòng)機(jī)。
        (3)現(xiàn)鍋爐給水泵出廠時(shí)按鍋爐額定壓力配套，由于絕大多數(shù)蒸汽鍋爐不在額定壓力下運(yùn)行，很多鍋爐運(yùn)行壓力和額定壓力有很大差距。按額定壓力選型的鍋爐給水泵在實(shí)際運(yùn)行中的揚(yáng)程和流量均高于實(shí)際需要，其運(yùn)行效率也遠(yuǎn)離效率曲線(xiàn)最高點(diǎn)。以DZL2一1.25蒸汽鍋爐為例，實(shí)際運(yùn)行壓力0.6-0.8MPa,配套的鍋爐給水泵（1 GC一5×7）效率約為25%，多級(jí)泵的實(shí)際效率更低，估計(jì)GC型泵其實(shí)際效率僅為25％一35%。因此，鍋爐給水泵節(jié)能的重點(diǎn)是如何提高其效率。
3 GC型鍋爐給水泵變頻節(jié)電效果
        不少文獻(xiàn)資料和變頻器生產(chǎn)廠給出的變頻水泵節(jié)能效果計(jì)算公式：泵能耗與泵轉(zhuǎn)速的三次方成正比。如果泵轉(zhuǎn)速是其額定轉(zhuǎn)速的1/2，其能耗是其額定值的1/8，節(jié)能87.5%，果真如此嗎？
        蒸汽鍋爐在正常運(yùn)行中，絕大多數(shù)鍋爐供汽壓力變化范圍較小。變頻鍋爐給水泵接近于恒壓供水。從水力相似條件下的水泵特性公式可知：
Q₁/ Q₂=n_l/ n₂;P_l/P₂＝(n_l/n₂)²;N₁/N₂＝(n_l/n₂)³
        可見(jiàn)，鍋爐給水泵節(jié)電效果僅與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，而不是同三次方成正比。鍋爐給水泵變頻節(jié)電效果比想像的要小得多。
        在水力相似條件下，水泵效率保持不變，即使鍋爐給水泵采用變頻調(diào)速節(jié)電，其效率仍然很低。
4  小型蒸汽鍋爐給水泵的節(jié)能
        (1)蒸汽鍋爐給水泵節(jié)能須以提高效率為原則現(xiàn)在進(jìn)口的或國(guó)產(chǎn)的立式多級(jí)管道泵，其效率曲線(xiàn)長(zhǎng)而平坦，對(duì)應(yīng)的流量范圍變化大，可在較大流量范圍內(nèi)保持較高的運(yùn)行效率。對(duì)DZL2-1.25蒸汽鍋爐，選擇CR3型給水泵，其效率達(dá)到50％以上。流量范圍為1.6--4.0m3/h，比GC型泵運(yùn)行效率至少提高1倍，節(jié)電達(dá)50%。該類(lèi)泵規(guī)格多，流量間隔明顯，便于選型。
        立式多級(jí)管道泵葉輪為不銹鋼沖壓成型，葉面光滑；采用機(jī)械密封，軸承為自潤(rùn)滑形式，不會(huì)漏水；水泵NPSH值小。安裝方便無(wú)需現(xiàn)澆基礎(chǔ)，而且泵的振動(dòng)很小，運(yùn)行時(shí)感覺(jué)不到明顯的噪聲。由于該泵NPSH值小，運(yùn)行時(shí)不易損壞，可靠性很高。
        (2)應(yīng)改變?cè)O(shè)計(jì)理念
        現(xiàn)有的小型蒸汽鍋爐多為臥式快裝鍋爐，多數(shù)鍋爐出力很難達(dá)到額定出力，而且用戶(hù)在選用時(shí)已經(jīng)考慮了安全系數(shù)，導(dǎo)致大馬拉小車(chē)的狀況。
GC型,DG型水泵性能不穩(wěn)（高效曲線(xiàn)不平坦，高效段對(duì)應(yīng)的流量變化范圍小），因此在設(shè)計(jì)選型時(shí)考慮了較大的安全裕量。立式多級(jí)管道泵高效曲線(xiàn)段長(zhǎng)且對(duì)應(yīng)的流量變化范圍大。在選用鍋爐給水泵時(shí)按鍋爐容量對(duì)應(yīng)的水泵即可。如DZL2一1.25蒸汽鍋爐選用CR3型泵即可滿(mǎn)足要求，對(duì)加長(zhǎng)爐排的快裝鍋爐，因其出力足，可放大一個(gè)型號(hào)選用鍋爐給水泵。
        (3)應(yīng)按實(shí)際運(yùn)行壓力選型
        立式多級(jí)鍋爐給水泵每級(jí)葉輪揚(yáng)程為5一6m,按不同級(jí)數(shù)組裝的水泵其揚(yáng)程變化范圍寬，可滿(mǎn)足不同運(yùn)行壓力的鍋爐配套，從而確保鍋爐給水泵運(yùn)行效率不偏離效率最高曲線(xiàn)段。鍋爐給水泵應(yīng)由鍋爐設(shè)計(jì)者或使用者根據(jù)實(shí)際運(yùn)行壓力選型。水泵最高揚(yáng)程為：鍋爐最高使用壓力十（0.2-0.3)MPa。
        (4)特殊情況下（水泵揚(yáng)程變化較大）采取的措施
        對(duì)已按鍋爐額定壓力選擇的高效鍋爐給水泵，當(dāng)鍋爐降壓運(yùn)行后，由于離心水泵的特性，其運(yùn)行點(diǎn)右移，水泵揚(yáng)程降低，流量增加，效率下降。水泵NPSH上升，水泵易損壞。對(duì)此狀況，宜用變頻調(diào)速，使鍋爐給水泵仍舊回到原流量范圍。在水力相似的條件下，降低水泵揚(yáng)程，使其效率仍保持在高效段，根據(jù)水泵特性：
P₁/P₂＝（n₁,/n₂ )²；N₁/N₂＝（n1/n₂ )²
        在此條件下變頻水泵的節(jié)電效果與轉(zhuǎn)速的平方成正比，同樣比想像的要小得多。因此，除非有較大的揚(yáng)程變化，小型鍋爐給水泵安裝變頻調(diào)速效果不明顯。
5   結(jié)論
        (1)小型蒸汽鍋爐給水泵應(yīng)以“效率”為選擇原則。用CR型多級(jí)離心泵替代原有的GC, DG型，可以節(jié)能50％以上。
        (2)小型蒸汽鍋爐給水泵選用時(shí)可不考慮安全系數(shù)，按照鍋爐噸位直接選擇相應(yīng)的水泵。
        (3)小型蒸汽鍋爐給水泵揚(yáng)程應(yīng)按實(shí)際運(yùn)行壓力選取，其揚(yáng)程為：最高使用壓力＋(0.2--0.3)MPa。
        (4)鍋爐給水泵變頻節(jié)電效果不明顯，在考慮給水泵節(jié)電時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮高效水泵。除非水泵揚(yáng)程富裕過(guò)大，可考慮變頻調(diào)速節(jié)電。
參考文獻(xiàn)
[1]周漠仁．流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)〔M〕北京：建筑工業(yè)出版社．作者簡(jiǎn)介：金涌(1967一），男，工程師，從事設(shè)備管理和技術(shù)改造工作。