節(jié)能減排已經(jīng)成中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃綱要的主要內(nèi) 容，尤其對(duì)電力、鋼鐵、有色、石油化工、水處理等 工業(yè)領(lǐng)域高耗能企業(yè)提出了更加嚴(yán)格的減排目標(biāo)。水 泵作為工業(yè)核心流體輸送設(shè)備，占據(jù)著耗能的主要部 分，已經(jīng)成為節(jié)能工作首要需解決的問題。本文主要 介紹一種新型的高分子涂層材料，減少泵內(nèi)的摩擦阻 力損失，可提高新循環(huán)泵效率 2-5%；對(duì)于已經(jīng)受腐蝕和磨 損的舊泵，本文也提供了快速修復(fù)的涂層工藝，可恢復(fù)泵效率 15%左右。通常情況下，離心泵內(nèi)的容積損失 ηv、水力損失 ηh和機(jī)械損失 ηm 時(shí)構(gòu)成泵的效率的主要因素，即水泵的 總效率 η 為 3 個(gè)局部效率的乘積：

η=ηv·ηh·ηm

     要提高水泵的效率，一方面，需要盡量減少機(jī)械 損失和容積損失，可以通過改善泵殼內(nèi)過流部分的泵 型設(shè)計(jì)、制造和裝配精度來達(dá)到。另一方面，也可以改善流體的水力損失 ηh 達(dá)到，而水力損失包括沖擊損失：

Δh1=k1（QT－Q0）2和摩阻損失： Δh2=k2Q2T

式中 QT 為理論流量；Q0 為設(shè)計(jì)流量；k1, k2 為比例系數(shù)。

本文將從如何減少流體的水力損失中的摩阻損失 Δh2, 探討解決的方法。

     根據(jù)阻力損失理論，流體流動(dòng)分為層流區(qū)、過渡 區(qū)和湍流區(qū)，取決于雷諾系數(shù) Re；離心泵中的流體雷 諾系數(shù) Re>4000，流動(dòng)進(jìn)入湍流區(qū)，摩擦系數(shù)λ不再隨 Re 變化，其值取決于相對(duì)粗糙度ε/d。即

λ=1/[1.74-2log(2ε/d)]2

    阻力損失 hf 與摩擦系數(shù)λ成正比關(guān)系。 可見，如何減小泵體內(nèi)的粗糙度ε，進(jìn)而減低局部湍流程度，是提高水泵效率的手段之一。 另外，從泵受腐蝕角度來看。金屬表面粗糙、局部湍流劇烈時(shí)，加快了金屬的腐蝕速度，使氧化保護(hù) 層提早脫落被水流帶走；同時(shí)局部湍流也容易導(dǎo)致汽蝕，氣泡毀滅時(shí)產(chǎn)生的高強(qiáng)沖擊力使金屬表面層疏 松，從而加深腐蝕情況。某些工況下，在含有固體砂 粒的流體中，由于磨粒切削磨損，泵表面層變得更加粗糙，甚至穿孔。圖 1 為某化工廠冷卻水循環(huán)泵的腐蝕狀況。

常規(guī)減阻和焊接修復(fù)方法的弊端

    常規(guī)的減低阻力損失的方法為精密機(jī)加工，拋光等；或采用不銹鋼材質(zhì)以提高表面光潔度，但是這樣 會(huì)大大增加成本。拋光的金屬表面并不能解決腐蝕問題，尤其在海 水介質(zhì)條件下，氯離子濃度非常高，極易侵蝕不銹鋼 表面。遭受腐蝕后的金屬表面的凹坑和裂縫，如果用堆 焊的方法修復(fù)，容易造成熱應(yīng)力變形，導(dǎo)致泵體無法回裝。另外，焊縫金屬和原本體金屬的形成原電池電位 差，造成電解雙金屬腐蝕效應(yīng)，引起二次腐蝕。

    高分子超滑金屬涂層 是由美國高分子公司出品的一種飲用水的涂層系統(tǒng)（泵節(jié)能改造），可提高流體設(shè)備效率，并保護(hù)設(shè)備防止化學(xué)腐蝕。該（泵節(jié)能改造）材料經(jīng)檢驗(yàn)達(dá)到美國國家衛(wèi)生組織（ANS/NSF61）標(biāo)準(zhǔn)并符合英國供水規(guī)定第25款中的飲用水標(biāo)準(zhǔn)。1999年11月，國家城市供水水質(zhì)檢測網(wǎng)武漢檢測站也對(duì)送檢的超滑涂層（泵節(jié)能改造）浸泡液出具了符合國家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的檢測報(bào)告（990111——1），所以高分子超滑涂層（泵節(jié)能改造）材料可廣泛用于城市給水系統(tǒng)。

    高分子超滑涂層（泵節(jié)能改造）材料是由基本原料和加固原料兩種組分組成的高分子抗磨材料。　高分子超滑涂層（泵節(jié)能改造）材料具有表面光滑、粗糙度小的特性，表1為超滑涂層（泵節(jié)能改造）材料與其它不同材料表面粗糙的對(duì)比數(shù)據(jù)。從表1可以看出，超滑涂層（泵節(jié)能改造）材料的表面粗糙度要比其它幾種材料小一個(gè)或幾個(gè)數(shù)量級(jí)，所以可在流體設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生光滑的表面，減少渦流的產(chǎn)生。

表1 表面粗糙度對(duì)比

    高分子超滑涂層（泵節(jié)能改造）材料還具有優(yōu)良的機(jī)械性能（見表2），泵節(jié)能改造材料優(yōu)良的機(jī)械性能指標(biāo)可以保證水泵葉輪高速旋轉(zhuǎn)過程中涂層不破損脫落。

表2 高分子超滑涂層機(jī)械性能

通過以上兩表可看出泵節(jié)能改造材料具有粗糙度小、表面光滑、抗磨的特性，尤其有利于對(duì)現(xiàn)有機(jī)泵進(jìn)行改造，以較小的資金投入，較短的待機(jī)時(shí)間，較簡單安全的施工方式即可進(jìn)行改造。