提高水泵能效

在不影响水泵性能的情况下提高水泵能效

作者:Hans-Jürgen Bittermann 文章来源:PROCESS《流程工业》 点击数:26 发布时间:2018-09-13
对于污水净化处理网络的运营商而言,技术系统工作运行的安全可靠性非常重要。柏林技术大学的Paul Uwe Thamsen教授也在研究这方面的课题,他和他的团队设计了一个人工废水试验台,在PROCESS德国的独家专访中,教授介绍了这一项目的进展情况。
提高水泵能效

PROCESS:很长时间以来,水处理领域中就一直在探讨生态设计框架内的污水泵能效问题,讨论有何进展?

Thamsen:讨论有一些进展了。欧洲水泵专业委员会的泵生产厂家们成立了一个专业工作组,共同就工作方法的定义和实现这一目标展开工作,与此同时,也开始了对当前有效的现行技术规范(547/2012)的修订工作,将该技术规范的适用范围扩大到污水泵(第28号文件)。

柏林技术大学的Paul Uwe Thamsen教授
柏林技术大学的Paul Uwe Thamsen教授

首先是对污水泵的类型进行了划分,分为自由流叶轮泵和通道式齿轮泵,确定了它们典型的工作方式。当前,所有参与合作项目的水泵生产厂家都在广泛地采集和评估不同类型水泵可以实现的效率数据,并根据这些数据开发出不同型号和类型的采暖循环泵的能效指数EEI。

只有在完成不同类型、不同规格型号水泵能够达到的实际效率和安装使用的水泵数量之后,才能测算其节能潜力。

PROCESS:您认为技术使用范围扩大到污水泵之后会遇到哪些挑战?

Thamsen:贯彻落实生态设计指令的主要挑战只与水泵产品本身有关,但在实际工作中,这些挑战也常常涉及到某些特定的应用操作,因此也涉及到各个功能单元的能源利用效率。因为只有从功能单元整体的角度来考虑问题,才能让完善改进有意义。欧洲水泵工作组创新设计并成功应用的扩展型产品(水泵、电机和控制器)反映了生态指令的设计内容。经验告诉我们,只有从整体出发考察一个系统时,才能实现高达30%的节能效果。在泵输送污水时,污水泵的通畅和可用性也是一个非常重要的要求。在这种情况下,首次使用污水泵时的总能量消耗通常都小于污水泵故障工况下的能量消耗。另外,有时还会出现非常复杂的工况,这种异常的工况常常是日常工作和例如大雨等天气原因所造成的,同时也往往决定了污水处理设施的基础设计。

PROCESS:您和您的团队正在进行污水泵的性能测试,您有怎样的期待呢?

Thamsen:这次污水泵的性能测试主要是确定污水泵在无堵塞情况下的泵送能力。迄今为止,还没有污水泵常规性能的测试。因此我们设计对不同生产厂家的多种污水泵进行测试,测试的样品是我们事先混合好的人工实验室污水。我们在自来水中加入了一定量的羊毛巾残留物,由被测污水泵进行泵送,并对污水泵的工况进行检测记录,然后将记录的结果与纯自来水泵送的结果进行对比,从而得出避免堵塞的注意事项。人工混合的实验室污水可以产生实际堵塞的效果,并具有轻、中、重度等不同“污染程度”,也可以在其他试验平台上进行测试。在这一测试过程中,一方面我们与污水泵用户和羊毛巾生产厂家一起合作,制定了最适合测试的实验室污水标准;另一方面,我们也定义了可复现的不同测试过程、典型的堵塞负荷和测试操作的程序,从而可以更好地识别到污水泵的功率变化情况。现在我们可以准确检测到污水泵功率参数的变化,并做出正确的判断。我们制定了各种功能状况表达方式,以便对不同类型的污水泵进行比较。按照这种方法,我们成功地开发出一种可行的污水泵性能测试方案,不仅能够对各种污水泵堵塞情况进行检测,而且还能对其堵塞后的功能情况进行评估。

Paul Uwe Thamsen教授和他领导的团队正在研究完善无堵塞泵送的污水泵性能测试的方案
Paul Uwe Thamsen教授和他领导的团队正在研究完善无堵塞泵送的污水泵性能测试的方案

PROCESS:未来您还需要检测泵的哪些参数?

Thamsen:目前我们正在研究其他的影响因素,例如流动条件、安装方式、尺寸大小和污水泵工作时转速变化等等。只有在完成更多的污水泵性能测试之后,才能保证检测数据更有说服力。因此,目前正在进行一个博士学位的研究项目,以确保在更加安全可靠的、科学的基础之上进行性能测试。

PROCESS:您对污水泵生产厂家和用户对这种污水泵测试结果的认可度有什么评价?

Thamsen:这里所介绍的性能测试是一个全新的测试方案,得到所有厂商和用户的认可和接受肯定需要一段较长的过渡时间。首先,这样的测试受到了污水泵使用者的欢迎,因为这是第一种能够检测和评估无堵塞泵送的检测评判方法。随着污水泵使用者的介入,目前正在进一步完善污水泵现场测试,以便在污水泵安装就位以后,提前发现堵塞污水泵的因素。污水泵生产厂家也利用这一性能测试方法有目的地改进污水泵的性能,推动了污水泵的进一步改进。有些污水泵生产厂家已经在自己的企业里引进了类似的污水泵测试台,我们与污水泵生产厂家就试验台的结构和试流程方面进行了沟通,在下一步的工作中,我们将把这一性能测试纳入到DWA A134标准附录等有关标准之中。

PROCESS:您如何解释“各种不同的污水泵有着明显的性能差异,而且这种差异与叶轮类型无关。”这一结论?

Thamsen:到目前为止,我们都假设自由流叶轮泵原则上有着优良的功能性,但它的效率却非常低。相比之下,通道式齿轮泵有着更好的效率,但却非常容易堵塞。但因为根据我们的测试结果,通道式齿轮泵在性能和功率方面都远远优于自由流叶片泵。这一结果可归功于制造商对污水泵的不断改进,进一步地避免了堵塞的可能性。总之,我们可以说,污水泵抗堵塞的性能与叶轮类型没有直接关系,而是与叶轮结构与污水泵壳体之间众多因素的共同作用有关。

PROCESS:污水泵应尽可能减少堵塞的危险,但厕所中滥用纸巾增大了污水泵的处理负担,您觉得如何解决这一问题?

Thamsen:纸巾用量的增速非常迅猛,这导致污水泵、计算机系统和污水处理系统中,设备面临愈发严峻的挑战。排污处理企业每天要通过计算机系统从废水中分离和处理数吨的无纺布和其他类似的纺织物品,这就导致废水处理企业要投入相当大的额外费用。这种问题的解决办法一方面需要改变消费者的行为习惯,鼓励使用易溶于水的卫生间纸巾,因此要对纸巾做出醒目的标志,必要时要有专用标签 ,通过适当的方式表达这种卫生间纸巾的特性,并通过合适的方式告知消费者。另一方面,污水泵的性能测试也要明确“易溶于水”纸巾的定义,并以此为依据检测污水泵的性能。除此之外,当然还要进行例如纸巾的遇水溶解性能或者生物相容性的其他性能测试。