安春風(fēng)

（盱眙縣天源永達(dá)供水有限公司，江蘇淮安 211700）

0 引言

隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們的用水需求急劇增加，與此同時，農(nóng)業(yè)污染和工業(yè)污染等情況也越來越嚴(yán)重，這些情況導(dǎo)致了全球水資源出現(xiàn)嚴(yán)重的匱乏。人們逐漸開始關(guān)注自來水的保護(hù)問題。因此，提高自來水廠機(jī)泵設(shè)備的運(yùn)行效率和節(jié)能降耗成為當(dāng)今社會重要的課題之一。

自來水廠的運(yùn)行主要靠機(jī)泵設(shè)備，而機(jī)泵設(shè)備的電力消耗占整個自來水廠電力消耗的1/2，其他輔助設(shè)施的電力消耗只占2%～5%，另外水廠電耗的增加也從側(cè)面反應(yīng)設(shè)備安全管理存現(xiàn)的問題。

盱眙縣天源永達(dá)供水有限公司河橋水源廠（以下簡稱“水源廠”）自運(yùn)行以來，機(jī)泵電耗逐年上升，每千立方米水最高電耗達(dá)250 kW·h。因此，做好機(jī)泵設(shè)備的節(jié)能降耗和安全管理具有重要的意義。

1 機(jī)泵設(shè)備能耗增大的原因和危害

1.1 機(jī)械腐蝕的原因和危害

自來水廠的機(jī)泵設(shè)備是主要通過把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，然后把機(jī)械能轉(zhuǎn)化成水的動能，以此實(shí)現(xiàn)對自來水的運(yùn)輸。水源廠以淮河水作為飲用水水源，水質(zhì)較好，長期處于Ⅱ類水，但相較于水庫水，淮河水的泥沙量較大。隨著工作時間的累計(jì)，由于泥沙的長期沖刷和不斷沖擊，對葉輪造成物理磨損，破壞葉輪，對水泵的性能產(chǎn)生負(fù)面影響。隨著持續(xù)的水流沖擊，水泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重?fù)p害，導(dǎo)致其內(nèi)部的阻力日益增強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致其有效功率顯著降低，出水量降低，耗電量也隨之增加。

1.2 葉輪汽蝕的原因

1.2.1 水泵選型不合理

水泵在最佳效率點(diǎn)工況下運(yùn)行是最理想的，但是實(shí)際運(yùn)行工況各不相同，不一定運(yùn)行在最佳效率點(diǎn)。所以，水泵選型時應(yīng)充分考慮可能遇到的各種工況，選取合適的安裝高度和轉(zhuǎn)速，盡可能減少吸水揚(yáng)程和葉輪磨損。當(dāng)水泵的揚(yáng)程變化幅度較大時，應(yīng)考慮在常用的低揚(yáng)程時不產(chǎn)生汽蝕。

1.2.2 葉輪選材不合理

水源廠的4 臺水泵葉輪均采用鑄鐵材料，表面保護(hù)材料及工藝已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足水泵抗汽蝕、磨蝕的要求。為了增強(qiáng)水泵過流部件表面抗汽蝕、磨蝕的能力，可以采用不銹鋼或其他硬質(zhì)合金等強(qiáng)度和硬度較高的材料來制造葉輪。

1.2.3 實(shí)際汽蝕余量不足

如果水泵的實(shí)際汽蝕余量不足，會使泵的吸水量不夠、吸水壓力低，進(jìn)入泵體內(nèi)的溶解在水里的雜質(zhì)汽化形成氣泡。氣泡形成強(qiáng)大的局部高壓力，水擊造成壓力波動并伴有撞擊的聲音，氣泡破裂會使水泵外殼產(chǎn)生振動，并形成汽蝕（圖1、圖2）。

圖1 葉輪的汽蝕現(xiàn)象

圖2 泵體內(nèi)的汽蝕現(xiàn)象

1.3 葉輪汽蝕的危害

水泵功率越大，噪聲和振動就越大，運(yùn)行效率越低，能耗越高。強(qiáng)烈的振動會使機(jī)組零件和機(jī)房結(jié)構(gòu)受到破壞，電機(jī)轉(zhuǎn)子和泵體產(chǎn)生摩擦，損壞設(shè)備，嚴(yán)重時可能造成機(jī)泵漏電，存在極大安全隱患。泵長時間在汽蝕條件下，過流部件受到腐蝕破壞，氣泡破滅時產(chǎn)生的強(qiáng)烈沖擊壓力可達(dá)50 MPa，使金屬表面出現(xiàn)機(jī)械腐蝕。泵發(fā)生汽蝕后，葉輪內(nèi)的能量交換受到干擾和破環(huán)，在外特性方面表現(xiàn)為Q—H 曲線、Q—P 曲線下降，嚴(yán)重時會使泵的液流中斷，不能工作。另外，由于水泵的故障損壞，每年更換水泵零部件和大修需要投入大量的人力成本和資金成本。

2 降低機(jī)泵設(shè)備損耗的措施

2.1 降低原水雜質(zhì)

水源廠在全面檢修時發(fā)現(xiàn)4 臺單吸多級離心泵的葉輪均出現(xiàn)非常嚴(yán)重的汽蝕現(xiàn)象，整個葉輪的葉片和前后蓋板都有蜂窩狀破壞。為了找出造成水泵汽蝕的原因并從根本上解決問題，水源廠通過檢測舊葉輪材料，對吸水管蝶閥的Kv值表、管道局部水頭損失和水泵的實(shí)際汽蝕余量等進(jìn)行研究（表1、表2），通過清洗吸水井內(nèi)沉淀的淤泥、給吸水管增加2 組40 目濾網(wǎng)、更換2205 材料不銹鋼葉輪等措施解決水泵的汽蝕現(xiàn)象。

表1 海拔高度與大氣壓的關(guān)系

表2 水在不同溫度下的飽和蒸汽壓

水泵的實(shí)際汽蝕余量=ha-hva-Σhs+Hss=10.33-0.3-0.5+2.65=12.15＞7.2（水泵的必須汽蝕余量），計(jì)算表明不會產(chǎn)生汽蝕。式中，ha為吸水井表面的大氣壓，hva為該水溫下的汽化壓力，Σhs為吸水管的水頭損失之和，Hss為水泵安裝高度。

2.2 運(yùn)行中的安全管理措施

（1）運(yùn)行中如果出現(xiàn)吸水池水位過低，可提高吸水池水位。

（2）如果泵的吸入口有漩渦，可加大泵入口閘門空間。抽空水池后清理池底積淤，清洗過濾器或更換大尺寸的過濾器。

（3）檢查填料密封處是否漏氣，查看填料密封是否往外滴水。如果不滴水或者向里吸水，則應(yīng)疏通泵的回水管，并檢查填料是否磨損。如果回水壓力不夠，可以考慮外接密封水。

（4）如果出現(xiàn)流量過大，出口閥門開度太大的現(xiàn)象，應(yīng)確定泵的汽蝕流量點(diǎn)，從閉閥逐步開閥，觀察閥門不同開度時泵的流量、進(jìn)出口壓力及電機(jī)電流。當(dāng)泵發(fā)生汽蝕時，泵的進(jìn)出口壓力和會下降，并且流量波動大。

2.3 合理搭配運(yùn)行泵組

水源廠最大電耗設(shè)備是水泵電機(jī)，其中2 臺單泵流量為4584 m3/h，配800 kW 電機(jī)，2 臺單泵流量為2292 m3/h，配400 kW電機(jī)，單開1 臺大泵的電耗比同時開2 臺小泵的電耗低。另外1#、2#水泵共用1#吸水井，3#、4#水泵共用2#吸水井，如果同時開1#、2#水泵或者同時開3#、4#水泵時吸水井的水位下降很快，如果水位過低會造成吸水量不足，導(dǎo)致葉輪汽蝕的產(chǎn)生，使得水泵出水流量降低，電耗增加。實(shí)踐證明，通過合理搭配泵組的開啟可以有效降低電耗，防止葉輪汽蝕產(chǎn)生。

2.4 加強(qiáng)機(jī)泵設(shè)備管理工作

自來水廠在運(yùn)行時會有很多的機(jī)泵設(shè)備同時工作，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的問題能夠有效提高其運(yùn)行效率，使其創(chuàng)造更大效益。

（1）建立完善的機(jī)泵設(shè)備檔案管理制度，工作人員應(yīng)該對每臺機(jī)泵設(shè)備的型號和維修記錄進(jìn)行詳細(xì)登記，以便于后期管理。

（2）加強(qiáng)對工作人員的管控，在對工作人員的管理要做到嚴(yán)查出勤情況，對工作時間和工作內(nèi)容都要做嚴(yán)格的要求，制定崗位責(zé)任制度，確保工作人員之間積極溝通、互相配合，提高安全意識，確保自來水廠能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）做好關(guān)于安全隱患的預(yù)防工作，在容易出現(xiàn)問題的地方做好保護(hù)措施。做好提前排查工作，防范于未然。

（4）認(rèn)真做好數(shù)據(jù)的收集、整理工作，對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)，并進(jìn)行存檔，為后期維護(hù)作參考，建立完善的監(jiān)督管理制度。

2.5 引入新型機(jī)泵設(shè)備和技術(shù)

隨著技術(shù)的進(jìn)步以及機(jī)泵設(shè)備的不斷更新?lián)Q代，新型機(jī)泵設(shè)備具有更高的運(yùn)行效率和更低的能耗。因此，引入新型機(jī)泵設(shè)備可以直接降低能耗，目前最先進(jìn)的機(jī)泵可以降低41%～43%的耗電量，實(shí)現(xiàn)降低能耗的目標(biāo)。需要注意的是，自來水廠需要對機(jī)泵設(shè)備進(jìn)行合理調(diào)度，找出水泵的高效區(qū)域，根據(jù)設(shè)備的不同特點(diǎn)合理安排布局，妥善利用設(shè)備，提高設(shè)備的工作效率，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的利用率最大化。

此外，可以引用先進(jìn)的機(jī)泵控制技術(shù)，例如，機(jī)泵設(shè)備變頻控制節(jié)能技術(shù)，以此來為自來水廠提供穩(wěn)定的水壓力，降低機(jī)泵能耗，保證水泵的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

最后，還要及時對機(jī)泵設(shè)備進(jìn)行升級和改造。例如，在設(shè)備容易發(fā)生腐蝕的地方涂上高分子材料，減少設(shè)備表面與水的直接接觸，降低凈化水的藥物對設(shè)備的損害?？梢岳们邢鞣▽θ~輪進(jìn)行切割，改善機(jī)泵特性曲線，以此來提高機(jī)泵設(shè)備的工作效率。

2.6 機(jī)泵設(shè)備智能化管理

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，自來水廠已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全面的智能化和自動化，從而實(shí)現(xiàn)了對機(jī)泵設(shè)備的實(shí)時監(jiān)測，保證了機(jī)泵設(shè)備和自來水廠的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。但是為了確保這些系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，需要建立一支經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)管理團(tuán)隊(duì)。

檢修技術(shù)的應(yīng)用至關(guān)重要。及早地發(fā)現(xiàn)和糾正機(jī)泵設(shè)備的故障并發(fā)出警報提示工作人員進(jìn)行維修，減少不必要的損失。此外，還可以采集大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并結(jié)合先進(jìn)的智能系統(tǒng)，能夠快速、準(zhǔn)確地定位和診斷故障，從而大大降低了運(yùn)行風(fēng)險，并為操作者和管理者帶來便利，確保了操作的安全性和高效性。

利用先進(jìn)的電子信息系統(tǒng)可以有效地管理、保護(hù)設(shè)備，大大提高維護(hù)效率，縮短維護(hù)周期。此外，利用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)還能夠更好地掌握設(shè)備的運(yùn)行情況，通過定期檢查、分析整理記錄報告，實(shí)時掌握機(jī)泵設(shè)備的受損程度。

3 機(jī)泵設(shè)備安全管理

機(jī)泵設(shè)備是自來水廠生產(chǎn)過程中不可或缺的重要設(shè)備，其安全管理對于保障自來水生產(chǎn)的安全和穩(wěn)定至關(guān)重要。以下是在自來水廠機(jī)泵設(shè)備的安全管理中，需要注意以下5 個方面。

3.1 管理規(guī)定

設(shè)備操作和維修人員必須掌握設(shè)備的構(gòu)造、特點(diǎn)和性能，熟悉設(shè)備的操作和保養(yǎng)技術(shù)。憑操作證或上崗證使用設(shè)備，遵守安全操作規(guī)程，遵守交接班制度，管好工具及各種備件，不得遺失。發(fā)現(xiàn)設(shè)備有異常情況立即檢查，操作人員不能處理的問題應(yīng)及時通知維修人員檢查處理。嚴(yán)格按操作規(guī)程作業(yè)，防止野蠻操作、強(qiáng)制運(yùn)行。

3.2 日常維護(hù)保養(yǎng)和安全檢查

機(jī)泵設(shè)備在長期的工作中，會出現(xiàn)磨損和各種各樣的故障，因此需要對其進(jìn)行日常的維護(hù)和保養(yǎng)。每月對所有設(shè)備進(jìn)行安全檢查1～2 次，發(fā)現(xiàn)問題隱患及時整改，保證設(shè)備安全運(yùn)行，確保供水正常。國慶、春節(jié)等重大節(jié)日及用水高峰前，對所有設(shè)備進(jìn)行安全檢查，發(fā)現(xiàn)問題隱患及時整改，保證節(jié)假日供水。機(jī)泵設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)內(nèi)容主要有設(shè)備的清洗、潤滑、緊固和調(diào)整等。

在維護(hù)保養(yǎng)過程中，需要注意設(shè)備的安全性，避免因?yàn)椴僮鞑划?dāng)而導(dǎo)致事故的發(fā)生。安全檢查是保障機(jī)泵設(shè)備安全的重要手段，其內(nèi)容包括對設(shè)備的電氣、機(jī)械和液壓安全等方面的檢查。在安全檢查過程中，需要注意設(shè)備的安全防護(hù)措施是否完善，設(shè)備運(yùn)行是否符合規(guī)范，設(shè)備故障是否及時處理等。

3.3 檢修計(jì)劃和安全管理

每年對所有機(jī)電設(shè)備進(jìn)行例行檢查，檢查內(nèi)容包括設(shè)備運(yùn)行年限、維修保養(yǎng)時間、設(shè)備現(xiàn)狀等。制定全年設(shè)備維修保養(yǎng)、更換計(jì)劃，設(shè)備維護(hù)根據(jù)既定的周期，按照周、月、季度、年度來進(jìn)行。檢修等級劃分大修和小修。大修為全廠性停車大檢修、系統(tǒng)停車檢修、工段大修等；小修為單項(xiàng)工程或單體設(shè)備的整體或局部解體性修理以及進(jìn)行日常性設(shè)備維護(hù)和檢修等。

進(jìn)行風(fēng)險分析，編制檢修方案，明確安全措施。檢修施工部門要明確檢修項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，對檢修工作實(shí)行統(tǒng)一指揮、調(diào)度，明確分工，親自組織有關(guān)技術(shù)人員到現(xiàn)場對檢修人員進(jìn)行安全教育培訓(xùn)和安全交底，落實(shí)檢修安全措施，確保檢修過程的安全，對檢維修作業(yè)人員配備勞動防護(hù)用品，并做好相關(guān)檢修記錄。

檢修審批部門應(yīng)對檢修進(jìn)行“五定”管理，即“定檢修方案、定檢修人員、定安全措施、定檢修質(zhì)量、定檢修進(jìn)度”。設(shè)備檢修如需高處作業(yè)、動火、動土、斷路、起重、抽堵盲板、進(jìn)入受限空間作業(yè)、臨時用電等，應(yīng)按規(guī)定辦理相應(yīng)的安全作業(yè)證。設(shè)備清洗、置換后由設(shè)備檢修項(xiàng)目負(fù)責(zé)人會同設(shè)備技術(shù)人員、工藝技術(shù)人員、安全人員檢查并確認(rèn)設(shè)備、工藝處理及抽堵盲板等符合檢修安全要求，同時由生產(chǎn)部門進(jìn)行取樣分析，確?，F(xiàn)場環(huán)境完全符合作業(yè)要求后出具分析報告，方可進(jìn)行檢修作業(yè)。

3.4 故障處理

當(dāng)機(jī)泵設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障時，必須立即停止運(yùn)行并進(jìn)行檢查，及時找出故障原因。在檢查過程中，應(yīng)仔細(xì)觀察設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況，檢查設(shè)備各個部位是否存在異常情況。發(fā)現(xiàn)故障原因，必須及時進(jìn)行維修，并采取相關(guān)改進(jìn)措施防止故障再次發(fā)生。

自來水廠應(yīng)建立完善的故障處理機(jī)制，制定詳細(xì)的故障處理流程和應(yīng)急預(yù)案。在發(fā)生故障時，能夠迅速啟動應(yīng)急預(yù)案，并采取有效措施，確保自來水供應(yīng)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

3.5 定期試驗(yàn)和輪換

嚴(yán)格按照設(shè)備使用說明書、設(shè)備維護(hù)周期表及設(shè)備定期試驗(yàn)和輪換規(guī)定進(jìn)行工作。每周對主、備用低壓氣機(jī)切換一次，對低壓氣罐排污一次。每半年檢查一次，及時更換不合格的壓力氣系統(tǒng)安全閥。每年年審檢查一次，一般安排在年底進(jìn)行。對備用機(jī)組，一般停機(jī)一個月就要安排輪換運(yùn)行，確保機(jī)組完好和均勻啟動。

4 結(jié)束語

自來水廠機(jī)泵設(shè)備是自來水生產(chǎn)過程中不可或缺的重要設(shè)備，實(shí)現(xiàn)機(jī)泵設(shè)備的節(jié)能降耗以及做好安全管理工作至關(guān)重要。確保整個機(jī)泵設(shè)備能夠正常進(jìn)行，節(jié)約自來水廠能耗，促進(jìn)城市供水設(shè)備的安全運(yùn)行，為人民群眾的正常用水需求提供保障。