1、水泵利用高分子表面处理技术节能修复研究一. 前言马钢供排水厂承担着马钢集团的生产用水和厂区生活用水。在线运行水泵机组近500 台，小时供水量约 11.9 万吨，耗电 31536 千瓦时，每年仅用电一项支出约 1.3 亿元，全年耗电量约占公司总耗电的 10%，是公司的用电大户。所以，如何提高泵的效率，降低能耗，在现阶段国家电力紧缺的状况下，具有深远的社会意义和显著的经济效益二. 水质状况和水泵耗能分析马钢供排水厂主要以卧式离心泵为主。供水种类有工业原水、工业净水、生活饮用水、净环水、浊环水等等。水质较差的为浊环水，包括轧钢浊环水、高炉煤气汽涤水、炼钢浊环水等。该浊环水虽经沉淀，除油，污泥脱水等工
2、艺进行处理，但水中仍含有悬浮物，硬质颗粒( 氧化铁皮，瓦斯泥)及化学腐蚀物质。水泵在输送介质的过程中。由于叶轮高速旋转，介质中硬质颗粒与水泵内腔、叶轮发生猛烈碰撞，导致泵腔和叶轮出现磨蚀、气蚀现象，泵腔内出现许多不规则的凹槽，使水泵的供水量减少，电耗上升，效率下降，给安全保产也带来不利影响。据不完全统计，浊环水单位电耗约为 0.34 千瓦时/吨，明显高于其他水种。且 4 台浊环泵每年要更换 4 套转子，8 付轴套，32 个轴承，还要对水泵内腔进行维焊修补 3-4 次，检修较为频繁。为消除上述缺陷，特选择 301#循环泵站 3#泵(供高速线材轧机浊环水) 进行索泰高分子修复材料对水泵内腔，叶轮的
3、修补实验。三、索泰高分子修复材料1、索泰高聚陶瓷 EG（陶瓷 R 金属）用于重建被化学物质腐蚀损坏和气蚀损坏的金属修复系统，在泵类修复领域主要是应用在气蚀凹坑和被磨损部位的修补。产品说明：将高分子重反应聚合物与硅钢合金混合并以此做基础，构成由两种原材料组成的修复系统，本系统经特殊设计，用于修复被损坏的金属并具有防化学腐蚀的作用，注意本材料不可机加工，只能磨削。理想的应用是和索泰高聚陶瓷 FG 和索泰高聚陶瓷CR（超滑金属）连用。应用范围：离心机和涡轮机泵、螺旋桨、蝶阀和闸阀、泵叶和泵体、水轮机等2、索泰高聚陶瓷 CR（超滑金属）一种可与饮用水接触的涂层系统，具有表面光滑、粗糙度小的特性（见表
4、1）能够提高流体处理系统的效率，并保护设备防止化学腐蚀。表 1 表面粗糙度对比改性聚乙烯 Ra=0.54mCR 涂层表面 Ra=0.078m玻璃钢表面 Ra=2.15m碳钢管表面 Ra=16.07m索泰超滑金属 CR 材料还具有优良的机械性能(见表 2),其优良的机械性能指标可以保证水泵叶轮高速旋转过程中涂层不会破损脱落。表 2 索泰超滑金属 CR 机械性能项目 20C 固化 100C 固化粘合力psi 3000 3600抗气蚀性mm 3 .h-1 12 7.6抗压强度psi 6900 8500抗挠强度psi 5900 6400抗冲击强度J. m-1 54 62四、节能测试数据试验时间：200
5、2 年元月 2325 日试验地点：马钢供排水厂三车间 301#泵房参与人员：马钢公司设备部: 吴海彤马 钢 供排水厂： 姚效云、郝桂宾、冯文雄、肖龙、周良红、檀虎林、陈智发 上海义邦公司： 邹宗年、蒋磊、王学忠试验报告：一、选定设备：301#浊环泵房 3#泵；型号：12SH-6A； 额定扬程 H：70m86m；额定流量 Q：756m 3/h说明：该泵于 2000 年 11 月份采用传统堆焊等方法修复后投运至今。时间为 13 个月。经解体后发现泵体损坏严重 （见右图） 密封环座、分水板、流道受冲刷磨损、气蚀损坏。原修复材料大部分剥落。 腔体损坏出现凹坑、沟漕，最深处达 2cm。二、改造前数据采集
6、：1、电度表：上海电度表厂；三相三线的有功电度表；DS8 型；精度等级 ：2.0；编号： NO381179；电压互感器：150/5；电压互感器：300/52、电流表：青岛电表厂3、流量计：原始数据采集方法：取管网压力波动不大，总流量变化不大的时段，读取电度表计数。3、读数：（统计时间：小时）时间 电度 压力 电流时间 电度 压力 电流2002,1,21 0565.5 0.68 26 24:00 0566.7 0.64 2516:00 0565.5 0.68 26 1:00 0566.9 0.63 2517:00 0565.7 0.65 25 2:00 0567.0 0.65 2418:00 0
7、565.8 0.64 25 3:00 0567.1 0.64 2519:00 0566.9 0.68 26 4:00 0567.2 0.65 2620:00 0566.1 0.65 25 5:00 0567.4 0.68 2721:00 0566.3 0.67 26 6:00 0567.5 0.67 2522:00 0566.4 0.63 25 7:00 0567.7 0.65 2623:00 0566.6 0.64 25 8:00 0567.8 0.67 26抄表人：301#泵房值班员陈智发、王强林、罗伟、杜楠等由上表得出改造前每小时耗电量：(567.8-565.5)3060/16=258.
8、75kW/h三、修复改造施工（按 Belzona Know-How 执行）1、先对叶轮及壳体过流面进行 喷砂处理达到除锈、粗糙之 目的，并使用分析 纯丙酮进行清洗。 2、使用索泰 EG 泥状修补材料对损坏部位进行修复，重点处理密封环座，分水板等位置，保证恢复泵体原有型廓。3、涂敷 CR 超滑涂层二层，保证它的光滑度。常温固化 12 小时。4、加热固化 12 小时投入运行。四、改造后数据采集：时间 电度 压力 电流 时间 电度 压力 电流2002,2,4 583.33 0.7 24 08:35 589.0 0.7 2410:15 583.33 0.7 24 16:10 589.98 0.7 24
9、18:15 584.45 0.68 24 24:00 590.9 0.68 2402:15 585.77 0.68 24 08:00 592.0 0.68 2407:50-10:50 停泵 586.14 0.7 24 16:33 593.11 0.7 2416:00 586.83 0.7 24 2002,2,11 日 08:35-11:10 停泵24:00 587.8 0.68 24 2002,2,20,10:30633.13 0.7 24抄表人：301#泵房值班员陈智发、王强林、罗伟、杜楠等由上表得出改造后数据如下：1. 运行时间总计: 16 天+15 分-5 小时 35 分=22690 分
10、钟2. 耗电量总计: (633.13-583.33) 1800=89640kW/h3. 每小时耗电量:89640/2269060=237kW/h4. 改造前后每小时耗电量降低：258.75-237=21.75kW/h5. 节能比例为：21.75/258.75=8.4%五、节能效果分析2002 年 4 月 3 日 11：00，该泵连续运行了 65 天后，经双方共同打开，将泵腔内表面的油污擦去检查发现，除密封环座高压腔局部涂层表面有轻微磨损外，叶轮，泵腔，密封环座，分水板及流道涂层表面未见任何磨损。汽蚀损坏，光洁度良好，修补材料完好无损。本次浊环泵节能履行实验降低了电耗 8.4%。之后，于 200
11、3 年 12 月在马钢热电厂循环水泵上又进行了节能试验，试验同样取得了显著的节能效果(降低电耗 4%)。根据两次节能改造试验的结果，认为涂敷索泰超滑金属 CR 涂层后，对水泵效率的提高主要体现在以下几个方面。(1) 可有效降低水泵的轮阻损失。由于索泰超滑金属 CR 材料的表面粗糙度较碳钢表面低两个数量级，涂装后可有效提高叶轮外表面的光滑度、降低泵体内壁的表面粗糙度，从而降低液体对叶轮外缘的摩擦以及泵壳间液体做涡流运动产生的轮阻损失。而轮阻损失是水泵机械损失中最大的一项，所以涂装索泰超滑金属CR 材料后可有效降低水泵的机械损失。(2) 可降低水泵的水力损失。因为涂装索泰超滑金属 CR 材料后，可
12、有效提高泵体内壁及叶轮过流部分的表面光洁度，从而有效降低液体流经泵体各部位的沿程摩擦损失，并减少流道表面涡流的产生，降低冲击损失，达到降低水泵水力损失的效果。六、前景预测马钢供排水厂小时供水量约 11.9 万吨，耗电 31536 千瓦时，按节电 4%计算：31536 千瓦时4%24 小时30 天12 个月0.4 元/千瓦时=435 万元。每年可节能电费 435 万元，涂层使用年限至少两年，则可以节约能耗近 900 万元。若考虑经索泰涂层处理后，设备提高了耐腐蚀，耐磨损和延缓气蚀，延长设备使用寿命，降低对设备的维修维护费用的效果，则节能改造的经济效益将更加可观。在我国目前电力资源紧缺的大环境下，作为用电大户，积极引进高新技术和产品对水泵机组进行节能改造，将更加具有重大的社会意义和经济效益。
