图1 Edur流程泵公司的领导人Jürgen holdhof博士说:“长期以来,在生产厂-设计师-设备制造厂-流程泵使用者之间一直缺乏共识。”
在工业领域中适用于电动机、反应釜和许多其他仪器设备的规则,对于流程泵来讲则有所不同。事实上,流程泵的体积更小,结构更加紧凑,而功率应该更大,可用性更强,使用更加灵活而且可以免维护。现代化的流程泵在工作时的第一要求就是节能,要求消耗尽可能少的电力。KSB公司的发言人Christoph P.Pauly先生说:“由于在工业企业中流程泵在耗能方面所占的比例较大,因此针对流程泵制定新的节能政策具有非常重要的意义。”
现在流程泵生产企业都已经按照新的节能政策的要求优化了自己的产品,但流程泵的用户似乎还没有为新的节能政策做好准备:德国工业领域中所使用的流程泵并没有全部更换为高效节能的流程泵,因而没能实现德国能源组织Dena计算的每年节能150亿 kWh即每年为流程泵用户节约12亿欧元(每1 kWh电能的费用为8欧分)的目标。据Dena介绍,德国流程泵用户的节能潜力高达24%。
改善能源利用率提高经济效益
许多流程泵用户是比较保守的,认为现实减少的资金投入比理论上可获得的收益可能性更加重要。首先要求流程泵的设计非常合理,能够24 h不间断运行,而且在此基础上还应尽可能减少运行费用。这一切说起来非常简单,但是实施起来却很困难。
德国基尔市的Edur流程泵生产厂领导人Jürgen holdhof博士说:“长期以来,在生产厂-设计师-设备制造厂-流程泵使用者之间一直缺乏共识。”(图1)在进行流程泵设计时,他们都按照各自的想法对安全系数提出要求,之后再将这些安全系数综合起来,结果导致了流程泵的规格尺寸过大,在最极端情况下甚至还会导致流程泵在规定的特性曲线范围外工作。另外,经济高效并不仅仅是针对流程泵的,而是针对整个系统的。管道系统的直径尺寸过小,会导致不必要的压力损失;不良的泵送介质混合比,会带来气蚀的风险。这些都是阻碍流程泵实现经济高效的因素。
许多提高流程泵效率和性能的措施都带来了惊人的效果,而且不需要用户过多的投资即可实现。例如流程泵的现代化电子控制技术就能保证流程泵灵活地进行工作,使其工作参数与实际工况的需要相互匹配。
今天,几乎所有的流程泵生产厂研发的系统都采用了转速可调的工作方式。变频器调节的电动机能够自动按照流程泵的实际工作需求进行匹配,调节输送流量和输送压力,使流程泵始终处于最佳工作状态。这种变频调节在节约费用和延长流程泵使用寿命方面表现非常突出。例如,在泵送流量只有额定流量的1/2时,节流调节方式可以节约20%的能源;而转速调节的方式所节约的能源则是节流调节的3~4倍。而且在部分负荷工况下进行转速调节的同时,也可使得流程泵的轴、轴承和密封件承受更低的负载。另外,借助于流程泵转速的监控功能也可降低流程泵的维护保养费用。当需要高速运转时,流程泵的转速还可有目的的提高,实现电动机的超同步运行。丹麦的流程泵生产厂Grundfos就是按照这一原理研发和设计了体积小巧但管路很大的流程泵。
图2 流程泵生产厂把小型泵的节能也纳入到了自己的工作范围之内。例如Geniax采暖泵,就是一种能够直接集成安装在采暖设备中的产品,仅在确实需要供暖时才开始工作
叶片性能的改进降低了能源需求
为了实现节能,KSB公司研发设计的标准流程泵采用了所谓的“伸缩式叶片”。在这种伸缩式叶片中,叶片的外径尺寸可准确按照流程泵的泵送量进行增减,保证与要求的输送量相互匹配。通过叶片的伸缩,流程泵能够在最佳的流体力学工况下运行。据KSB公司介绍,这种方法可平均节约10%的能源费用。
除了能源利用率之外,特殊用途泵和作为流程设备生产过程外部设备用流程泵也是流程泵生产和应用的一个重要话题。为了满足用户的特殊要求,Edur公司研发生产了可以泵送液体介质中含有固体物质的外流泵和泵送含有气体成分的液体介质的叶轮泵。这些泵的典型应用是市政和工业污水的处理设备或者油田和石油精炼企业中的油-水分离设备。KSB公司的工作人员在Achema展览会期间介绍说:这是专门为烟气脱硫辅助系统而研发的产品。另外,这家法兰克地区的工业泵生产厂还展示了新型节能电机:借助于专门研发设计的压力调节系统,在流程泵部分负载工况下,可比传统的转速可调的流程泵系统节约更多能源。
Grundfos公司实行的是“交叉销售”,这一理念所蕴含的意义是:流程泵的使用者所需要的不仅仅是符合专业领域使用要求的流程泵产品,还包括与之匹配的特殊的外部系统。这些特殊系统包括冷却循环中使用的高压泵和污水处理设备中定量感应石灰水的定量泵。所有系统都必须满足一系列的要求,例如在非常恶劣的工作环境中的高可靠性,与上一级控制系统和调节系统的通信性能,以及使用现代化的材料和智能化的可早期识别流程泵磨损情况的故障诊断系统等。
截至今天,许多流程泵生产厂家都把精力集中到了大型泵的设计生产中,而忽视了使用量很大的功率小于40 kW的小型泵的研发和生产。事实上,小型泵是数百万家庭住宅或办公大楼所不可或缺的装备。
另外,现代化高热值锅炉的问世,也对流程泵生产厂提出了新的任务:传统的泵已不能胜任输送含硫冷凝水的任务了。为此,Grundfos公司研发设计了一种耐酸的冷凝水容器,能够收集含硫的冷凝水并有提升装置进行排污处理。
经济危机激发出更多的创新潜力
多特蒙德的流程泵生产厂Wilo公司认为,家庭用流程泵有着巨大的市场。从2009年年初,他们就研发生产了全球首款采暖泵,并命名为Geniax。其体积与节温器相仿,能够直接集成安装在采暖设备中(图2)。传统暖气系统中的流程泵将随着按需供暖的方式和采暖泵的问世而退出历史舞台。据Wilo公司介绍,住宅供暖控制系统在采用了这一控制装置后,能够保持采暖系统中的液动力水平处于最佳状态,可精确快速地实现温度调节,并可实现20%的节能。
技术创新的多样性能够有效阻止经济危机的继续发展。Edur公司的领导人Holdhof先生强调说:危机推动了符合市场需求的产品的研发。而在经济危机中,技术创新也成为市场竞争中的一个重要因素。KSB公司的发言人Pauly先生说:“当然,经济危机使得经济发展的基本条件变得非常糟糕。”但只是对那些生产传统标准产品的企业是这样的。Pauly先生表示:“为了战胜经济危机,我们将继续加大对新产品研发的投资力度。”
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