一、 概述

一直以來，泵的功率損失和泵的維護是纏繞用戶的兩大主要問題。功率損失致使成本增加，運行中泵的維護始終是用戶頭痛的難題。毫無疑問，圍繞提高泵效率和減低泵維護成本這兩個領(lǐng)域的技術(shù)變革成為了推動泵技術(shù)發(fā)展的動力。本文通過對近期泵技術(shù)發(fā)展的分析，揭示了提高泵效率的技術(shù)特點，變頻驅(qū)動、智能泵、泵系統(tǒng)得以廣泛使用的原因；介紹了應(yīng)用電子元件的作用和歐美為泵標準統(tǒng)一付出的努力。

二、 提高泵效率技術(shù)的發(fā)展

1995年，歐泵，歐洲泵制造行業(yè)協(xié)會建立了一個節(jié)能項目，開始致力于節(jié)能研究。與此同時，美國水力學(xué)會（HI），美國泵工業(yè)貿(mào)易協(xié)會協(xié)助美國能源部準備制作關(guān)于泵及泵系統(tǒng)節(jié)能的錄像片。

以后，HI組建了泵產(chǎn)品的壽命周期成本（LCC）委員會，旨在對泵用戶、制造商和工程師們宣傳泵及泵系統(tǒng)的壽命周期成本理念。對于大部分泵，LCC中最重要的一個因素是功率損失，因此，LCC的研究被擬訂為是與歐泵的節(jié)能兼容的項目。

以次為背景，全世界的泵制造商重新致力于在設(shè)計上提高泵效率，在運行中降低泵功率損失的研究開發(fā)。值得注意的是泵已經(jīng)是成熟的產(chǎn)品了，所以，單純提高泵效率的可能性很小。但是，改進泵的效率損失這個領(lǐng)域的研究是非常有前途的。一些制造商使用美國航天上的非金屬材料或碳來封堵泵運行中的間隙，從而改進了泵的效率。例如泵葉輪和泵殼內(nèi)圈的間隙，中間襯套之間的間隙等。

一些國家也在悄悄地進行研究，并試圖改善泵內(nèi)流道表面的質(zhì)量。殼體表面越光滑，水阻力就越小。從而提高泵的效率。

復(fù)合材料和許多金屬相媲美，它可以機加工，制成平滑的表面。葉輪的葉片被加工成不同的幾何形狀并被組裝到葉輪上。于是，設(shè)計工程人員可以不必顧及泵殼表面的粗糙度，型心移位或其他的鑄造問題。復(fù)合材料完全可以替代銅錫合金（青銅）和316不銹鋼材料用于鹽水或腐蝕性流體中。但在無磨損，無腐蝕性流體中，比如凈水，復(fù)合材料還是不具有和鑄鋼材料競爭的優(yōu)勢。

三、 變頻驅(qū)動

在大部分國家，變頻驅(qū)動（VFD）被更多的用于要求精確的流量控制，變速或長時間運行的大型泵，功率損失高的場合。

1． 應(yīng)用領(lǐng)域

（1）商業(yè)建筑業(yè) 在空調(diào)系統(tǒng)中匹配VFD用于高層建筑中冷卻水的閉環(huán)泵水。

（2）管道工業(yè) 為了節(jié)省泵管道工業(yè)中的能源，許多國家使用了VFD。在管道工業(yè)中要使用大量的大型泵（功率可達10000制動馬力），所以，VFD的用量也非常的大。

（3）離心泵 離心泵采用活動軸設(shè)計，這會造成第一臨界速度高于最大工作速度；也會造成減小的VFD的輸出速度接近泵的其他臨界速度。但有時會產(chǎn)生不確定的振動問題，不過，問題找出就會得到解決。

（4）另外，在電業(yè)、食品加工、水和污水處理工業(yè)中使用大量的VFD；制藥、化學(xué)和煉油工業(yè)中使用小量的VFD。泵雖然不是這些領(lǐng)域的核心設(shè)備，但起著至關(guān)重要的作用。這些工業(yè)中用的小型泵多于大型泵，他們可以使用調(diào)節(jié)閥控制流量而不使用可變速的節(jié)能小型泵。

2． 主要特點

（1）節(jié)能 在水處理和污水處理工業(yè)中使用了大量的VFD，當(dāng)泵系統(tǒng)要改變流量輸出時，使用VFD比關(guān)閉和起動單獨的泵改變流量輸出節(jié)省能量。

（2）簡便 當(dāng)流量有微小變量時，使用單泵關(guān)閉和起動方法需要大量的泵，而使用變速泵方法只需要一定數(shù)量的泵，并且避免了泵被關(guān)閉時產(chǎn)生的水擊現(xiàn)象。

（3）特殊功能 在食品加工中使用VFD可以實現(xiàn)多種流體的參和或過程控制。在電業(yè)工業(yè)中，使用VFD調(diào)節(jié)鍋爐給水泵的速度。載荷減小，蒸汽隨之減小，電動機或主渦輪發(fā)電機軸的驅(qū)動可利用VFD調(diào)節(jié)鍋爐給水泵的速度匹配系統(tǒng)的需要和節(jié)能的要求。有時，分離出的蒸汽渦輪被用于驅(qū)動鍋爐給水泵和改變泵的速度和流量輸出。

3． 其他特點

VFD可以替代流量控制閥和監(jiān)測儀表實現(xiàn)精確的流量控制。VFD控制泵速度的變化從而實現(xiàn)泵輸出壓力或輸出流量的控制。

VFD可以使泵平穩(wěn)起動，避免了泵在開始全速起動時，流量突然增加，造成水擊現(xiàn)象。同時，減小流體的沖擊和機械壓力，減低了系統(tǒng)疲勞程度，節(jié)省了電動機的成本，增加了泵的壽命。

4．新發(fā)展

近幾年，VFD在動力傳動系統(tǒng)中作為部件用于容積泵的控制變得非常普遍。它的功能相當(dāng)于一個過程控制器控制容積泵的輸出。

四、 智能泵

智能泵是一種新產(chǎn)品，它的概念也因人而異，我們講的智能泵是指利用儀表檢測設(shè)備反饋現(xiàn)場信號到智能泵分析系統(tǒng)，經(jīng)過分析、判斷，分析系統(tǒng)給出泵是何時和如何產(chǎn)生故障的。

因為監(jiān)測設(shè)備和泵的運行息息相關(guān)，所以對泵的用戶來說監(jiān)測設(shè)備變得至關(guān)重要。泵的管理者需要知道在給定的泵運行的方式下的平均故障間隔時間（MTBF）是什么，以便安排出大修間隔時間（MTBO），及時修理、更換磨損和用壞的零件。

HI已經(jīng)撰述了相關(guān)文獻，列出了可以監(jiān)控離心泵的14種方式。它們是動力、溫度、腐蝕狀態(tài)、泄漏檢測、壓力、振動、潤滑分析、軸況、安裝前的水壓測試和設(shè)計審核。每種方式有效的監(jiān)控都可以防止和檢測泵故障。

由于檢測設(shè)備和智能泵分析設(shè)備非常昂貴，所以智能泵的整體發(fā)展緩慢。一般，在特大型泵和非常重要的流程中才使用監(jiān)測設(shè)備。

世界上有幾家泵制造商提供智能泵設(shè)備，用于電業(yè)中的鍋爐給水泵控制。沒有鍋爐給水泵就不會有蒸汽循環(huán)。例如，一個有500MW，2400PSI的電廠需要用兩個12000馬力的給水泵。對泵的運行情況進行監(jiān)測是非常重要的。

管道工業(yè)一樣需要智能泵設(shè)備控制特大型泵和非常重要的流程。脫碳和除垢用泵和多級泵的供應(yīng)商因為同樣的原因給煉油廠配備智能泵。

現(xiàn)有的智能泵系統(tǒng)可以幫助用戶延長泵故障間隔時間，故障分析可以幫助判斷維護的成本。當(dāng)然，隨著智能泵越來越廣泛的使用，其價格也會下降。

五、 電子應(yīng)用

近幾年來，電子技術(shù)在科技發(fā)展和變革中起到了關(guān)鍵的作用。在泵和泵系統(tǒng)中，電子技術(shù)正得到越來越廣泛的使用。泵的檢測和泵的診斷系統(tǒng)及兩者之間的通訊都需要電子技術(shù)。沒有電子元件，使用變頻驅(qū)動泵配合系統(tǒng)設(shè)備或節(jié)能根本無法實現(xiàn)。

高壓泵的潤滑系統(tǒng)是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，使用各種各樣的電子設(shè)備才能完成準確的操作。

鍋爐給水泵在起動之前需要預(yù)熱，熱流均衡的流過，泵的轉(zhuǎn)子才能正常轉(zhuǎn)動。電子元件被用于控制系統(tǒng)，確保大型泵的安全運行。

配比泵和計量泵應(yīng)用電子技術(shù)完成流體的參合過程，達到用戶期望的結(jié)果。比如在飲用水種參入氯氣，配比泵和計量泵不是完全獨立工作，它們需要電子元件，沒有電子元件，整個系統(tǒng)是無法完成工作的。

總之，泵工業(yè)對電子的依賴日趨嚴重。泵的制造商需要有能力獨立制造出完整的泵系統(tǒng)，而每一個子系統(tǒng)均需要電子元件。

六、 泵系統(tǒng)

在中東、遠東部分地區(qū)、非洲和拉丁美洲，做水處理和污水處理工程需要泵制造商能制造一個完整的泵包。這包括管道、閥門、啟動和測量設(shè)備。有些地區(qū)，比如委內(nèi)瑞拉，甚至要求泵的供應(yīng)商做建筑和市政設(shè)施工作。

世界上的泵用戶希望泵的供應(yīng)商完成所有的子系統(tǒng)，保證泵系統(tǒng)的安全，平穩(wěn)運行。子系統(tǒng)包括監(jiān)測系統(tǒng)，變速控制，流量或程序控制，預(yù)熱系統(tǒng)，潤滑控制等。世界的趨勢是用戶更希望購買整個的泵系統(tǒng)而不是單單的一個泵。

用戶購買泵系統(tǒng)的目的是出于希望泵供應(yīng)商對系統(tǒng)及泵付完全的責(zé)任的要求。用戶希望泵的供應(yīng)商對泵的各個子系統(tǒng)進行保修或維修，對泵的正個系統(tǒng)承擔(dān)責(zé)任而不只只是一個泵。

在一些發(fā)展中國家，缺少組裝系統(tǒng)和測試系統(tǒng)的工程技術(shù)人員，所以泵的供應(yīng)商必須派自己的技術(shù)人員進行現(xiàn)場操作，這也是泵系統(tǒng)發(fā)展的原因。

現(xiàn)在，供應(yīng)商可以提供監(jiān)測儀器，診斷設(shè)備，電子控制，預(yù)熱控制和潤滑控制系統(tǒng)等子系統(tǒng)。這些子系統(tǒng)不但要泵制造商擔(dān)保，而且要他們自己設(shè)計和供應(yīng)，這樣，用戶在購買時才更加放心。

一旦泵在運行中出現(xiàn)了問題，用戶只找泵的供應(yīng)商解決問題即可，泵的供應(yīng)商既然對泵系統(tǒng)完全承擔(dān)責(zé)任，那由他找出問題并加以解決再合適不過。

七、 泵的標準

歐洲和美國都有影響力廣泛的泵商業(yè)協(xié)會。各地市場分額大的泵業(yè)司成為協(xié)會的地方代表。協(xié)會內(nèi)建有出版新標準或修改現(xiàn)有標準的機構(gòu)。歐洲有國際標準化組織（ISO），美國有美國國家標準化組織（ANSI）和美國標準協(xié)會（ASA）。

歐泵和HI達成協(xié)議統(tǒng)一泵的標準。1996年2月，兩個組織簽定相互合作協(xié)議。協(xié)議規(guī)定為了有利于雙方的共同利益，兩組織要增進了解和長期合作，維系制造商和協(xié)會成員之間的關(guān)系，在技術(shù)上同泵用戶保持交流，世界范圍內(nèi)共享泵的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，建立大西洋兩岸間和跨國商業(yè)交往。