水泵在运行时没有达到或接近最佳效率点(BEP)有两个基本问题:低可靠性(东西BETVICTOR体育官网总是坏掉)，以及过度的能源消耗(有人付出更多)。
当这种情况发生时，可靠性影响——低效率、高径向载荷、噪音、振动——成为一个现实问题。密封、轴承、轴、联轴器的损坏和可靠性差是这种操作的直接结果。
但让我们来探讨这种操作对泵效率的影响，我们将估计浪费的能源。泵越大，在非峰值运行时浪费的能量越多。例如，由泵制造商提供的全系列美国国家标准协会(ANSI)泵，可能包括许多尺寸，以跨越广泛的流量范围，较大的尺寸可达到每分钟BETVICTOR体育官网4,000加仑(gpm)以上。
图1是一个整体的液压覆盖图。对于每种尺寸，绘制最大和最小叶轮直径的水头容量曲线(有时不显示最小直径，以使图表不那么混乱)。这使我们能够大致选择泵的尺寸，然后查找该尺寸的单个详细水力性能曲线，以最终确定细节。
图片1。整体液压覆盖图(图片由ITT Goulds提供)首先，考虑一个相对较小的泵的情况。例如，如果一个泵用户正在寻找设备泵40 gpm在140英尺的头部，一个1x1.5-6泵尺寸(约6英寸叶轮直径)将被选择。泵将工作，但不幸的是不会在其最佳设计点运行。
从该泵尺寸的水力曲线(图2)可以看出，该泵的效率为40%(黄色圆圈)。然而，其设计点(红色角度)的效率为58%。为了达到预期扬程所需的叶轮直径，泵在其BEP点的左侧运行。
图片2。小型泵的泵曲线(图片由ITT Goulds提供)在本例中，请注意，一条马力(hp)线以大约4马力(约为3千瓦)的速度经过工作点附近。如果一年365天连续运行，以每千瓦时0.07美元的价格运行这个泵需要多少钱?
3(千瓦)× 24(小时/天)× 360(天/年)× 0.07(美元/千瓦时)= 1,814美元
方程1
现在，如果在某种程度上将效率提高到这个泵在设计点运行时所享受的58%，那么成本是多少?显然，如果泵运行效率更高，它将消耗更少的电力。事实上，功率(以及成本)与效率成反比:
1,814 x(40/58) = 1,251美元
因此净节余为1 814 - 1 251 = 563美元。
方程2
对于像这样的小泵来说，这个成本可能不是太大。
接下来，让我们考虑一个更大的泵(图3)。假设我们有一个4x6-10H的泵，以600 gpm的速度运行，产生100英尺的扬程。
图片3。4X6-10H泵的泵曲线。(图片由ITT Goulds提供)再一次，泵没有达到效率峰值。它的作业效率约为65%，而在该直径(10.25英寸)下，其最高效率可达82%。现在，能源美元变得更加明显。根据操作点附近的hp线路，其功耗约为25 hp (19 kW)。
19 x 24 x 360 x 0.07 = 11,491美元
方程3
但如果效率恢复到设计的82%，在这种情况下约为21%，则会减少。
11,491 x(65/82) = 9,108美元
省下的钱将是:11,491 - 9,108 = 2,383美元
方程4
接下来让我们选择一个更大的尺寸(图4):8x10-17。
图片4。更大泵的泵曲线(图片由ITT Goulds提供)让我们假设这个泵以2000加仑/分(280英尺水头)的速度运行，而不是4000加仑/分的峰值。该泵在实际操作点的效率只有70%，而不是潜在的83%。
运行时的马力大约是225马力(168千瓦)，每年的能源账单如公式5所示。现在，我们开始看到一些真正的成本问题!
168 x 24 x 360 x 0.07 = 101,516美元
在恢复效率后，这将是:101,516 x(70/83) = 85,616美元
节余净额为:101,516 - 85,616 = 15,900美元
方程5
对于更大的尺寸，可以节省更多的能源。
正如您所看到的，净节省取决于泵运行时离BEP有多远。不幸的是，这个问题存在于太多实际的现场安装中。许多多年前BETVICTOR体育官网采购和安装的泵不再在最初的水力条件下运行。随着操作条件的变化，泵的节流距离会越来越远。结果呢?美元“烧了”，更不用说其他问题(高负荷，轴断裂等)。
获得一个较小的泵不是一个好的答案。首先，小型泵的液压系统尺寸通常无法“精确”地达到作业点。它可能会有所帮助，但价格昂贵，效率也不高。用户的选择仅限于可用的泵尺寸，作为标准，从泵制造商的目录。即使目录中有大量的尺寸，实际上也不可能涵盖每一个操作条件的变化。然而，更重要的是经济性和管道更换的可行性问题，以适应拟议的泵缩小规模。更换管道的成本可能比更换泵还要高。
一个更好的解决方案是有一个新的叶轮定制设计和尺寸为您的操作条件。通过这样做，泵的性能基本上会转移或滑动到BEP的位置，净损失变为零。这种方法是有效的，而且投资很小——回报不到一年，通常只有几个月。
不仅ANSI单级悬挑叶轮泵设计可以从这种方法中受益。众所周知，叶轮液压性能的改进大大提高了轴承间泵的冷却水性能。BETVICTOR体育官网当金属叶轮被结构工程复合材料(比金属轻80%)取代时，液压微调与减轻重量(从而减轻负载)的综合效果可能是惊人的。这种方法的旋转动力优势是显而易见的，节省立竿见影。其他类型的泵，如立式多级进水泵、冷凝器、循环泵等，也可能有类似的问题，同样可以通过改进液压设计进行改造，快速、高效、BETVICTOR体育官网经济。在我们专栏的下一版中会详细介绍。
同时，如果您怀疑您的泵没有在最佳条件下运行，请将您的水力曲线发给我们，并注明所需的运行条件。我们将评估潜在的能源节约，作为您的操作条件与实际泵的BEP的函数。然后，我们将评估旋翼动力学的成本和影响，并提供我们的工程建议。你可能会惊讶于你可能节省了多少钱。