泳池循环泵技术与发展综述.pdf
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1、2023年第3 期.49.小原枝术泳池循环泵技术与发展综述李超陶恒飞吴广黄宗泉张鞋(广州安捷制造有限公司,广州511450)摘要:泳池水泵属民用或家用小型水泵范畴,是泳池清洁循环系统中的核心设备之一。使用现场的泳池容量、系统设备与布管长度各不相同,针对个性化的流量与扬程需求,选择合适的循环泵至关重要,同时还要求具有相当的自吸能力。随着经济发展与多功能泳池的普及,用户对设备的节能与静音水平提出了更高要求,甚至有了变频控制与智慧泳池的新需求。目前相关的研究和参考较少,对此展开调研、予以归纳并作介绍。关键词:泳池循环泵节能静音变频技术中图分类号:TH311文献标识码:A近年,国际和国内泳池及其配套相
2、关的需求呈不断上升的趋势。其中,泳池水循环系统对池水作周期性的过滤、加药等净化处理,保证泳池长时间卫生、安全。泳池循环水泵就是为池水净化系统提供动力的设备,其作用是满足循环水量、循环周期,克服工艺设备阻力,提供进人池内所需压力 1 ,是系统中唯一的高能耗设备且不可或缺。根据相关统计数据,2 0 2 0 年,全球水疗泵与泳池泵市场规模达到了5.7 3 亿美元。预计2 0 2 7 年可以达到7.5亿美元,年复合增长率(GACR)为3.7%。北美是全球水疗泵和泳池泵最大的市场,市场份额超过48%,其次是欧洲和中国。全球水疗泵与泳池泵生产商主要包括Hayward、凌霄泵业、DaveyWater、Fl
3、u i d r a 以及滨特尔,这5家公司占据了全球近50%的市场份额。其中凌霄泵业得益于国内完整成熟的产业链出口创汇,以低成本优势占据了相当大的市场份额,总体来看,相当于全球每年有至少2 0 0 万台的市场需求。从结构上讲,泳池泵就是在进口加装毛发过滤收集装置的普通离心泵,但实际运行过程中存在区别于普通水泵的相关问题。因此本文对其当前的技术现状进行简单归纳,同时对今后可能的发展趋势稍作探讨,以期对泳池泵的设计提供有益参考。1现场工况与需求游泳池采用循环给水的供水方式,并设置池水循环净化处理系统,如图1 所示。循环过程如下:由排出管与溢流孔接收的池水经水泵加压,依次经过沙缸等过滤设备、加热设备
4、、盐机等消杀设备,后回到泳池侧壁。管道系统工况相对复杂,由此产生的系统阻力较大,对水泵的扬程提出了较高的需求。为保持泳池清洁,生活中最常见的竞赛泳池与成人公共泳池的池水需要每天循环6 8 次,即一个循环周期为3 4h,而私人泳池循环周期为6 8h即可。通过泳池容量与池水循环需求,水泵的流量选型可基本确定,由式(1)计算:VpQc=TZ(1)式中,Qc为水泵的流量(m/h);V为泳池容量(m);为泳池管道与设备的水容积附加系数,一般取1.0 51.1;T为池水循环周期(h);Z 为溢流回收器检查阀给水管消杀设备排水管过滤器阀门加热器水泵检查阀图1泳池水循环系统2023年第3 期50小原技术并联水
5、泵的数量。在私人泳池领域,部分用户为降低建设成本,将净水循环配套设备安装于水面以上,要求水泵在系统启动后的一定时间内上水运行,即水泵需要具备一定的自吸能力,吸程高度在1.5m以上可满足一般需求。泳池水常使用氯化物作为消毒剂,但含氯水具有较强的腐蚀性,在对循环水进行加热时,对管路中金属的腐蚀作用加剧,包括水泵的过流部件。因此泳池泵多采用抗腐蚀的聚丙烯(PP)+3 0%的玻璃纤维或聚苯醚(PPO)+3 0%的玻璃纤维等塑料材质,水泵体积很大等少数情况考虑铸铁、铜、不锈钢等金属材料。2结构与工作原理根据标准,从结构上,泳池泵按照毛发收集器与泵体是否能拆分可划分为一体式泵、分体式泵 2 。一体式泵体积
6、较小,其流量一般小于60m/h,扬程低于2 4m;分体式泵承压能力较高,扬程最高至3 5m,流量可达40 0 m/h。一体式的泳池水泵采用直连结构 3 ,其结构如图2 所示,主要包括泵体、透明盖、压盖、机械密封、电机、底座、泵盖、导流体、叶轮、密封环、过滤篮等关键零件及开盖扳手、进出口连接件等辅助零件,其中泵体前滤腔具有储水作用,且泳池泵的导流部件多采用导叶,蜗壳式压水室较少。以更复杂的液上安装工况为例,对泳池泵的启动运转过程进行简述 4。类似于自吸泵的原理,启泵前在滤腔灌满水,进而淹没叶轮大部分;启泵后,叶轮进口产生负压将前腔存水吸人其流道进行加速加压做功,在导叶强烈的干涉作用下,泵腔预留空
7、气与池水充分混合;后离开导叶在泵腔进行混合旋转并发生气液分离,密度更小的空气以细密的1234561312111098图2一体式泳池水泵结构图气泡形式从出口涌出;而池水滞留空腔继续混合,直至空气完全排出。运行正常后,泳池水源源不断地进入过滤腔,经过滤篮将杂质与毛发进行过滤,再进人叶轮增压,后经导叶流道收集扩压来到泵腔并排出。3技术现状在民用或家用水泵使用方面,节能和静音是永恒的主题,水泵的出力和效率决定电耗 5。而泳池泵中滤腔、泵腔的水力损失情况以及叶轮导叶的匹配性很大程度上决定了其效率。考虑到直连电机结构,泵组效率可按照式(2)计算:mDB=nDB-n 1(2)式中,MDB为泵组效率;n为电机
8、效率,泳池泵常用的单相电机效率为50%6 0%,永磁同步电机效率为8 0%9 0%;mB为泵头效率;nl为电机与水泵的匹配系数,一般取1.5%。笔者按照国家相关标准对国内外知名品牌输人功率为1.4kW的部分泳池水泵进行实测,性能对比如图3、图4所示。24-HaywardHE-BADUSpeck20-LXSWPBHaywardvsSaci300M16-Fairland IH-LXPFlowW/H12840-0481216 20242832Q/(m/h)图3各品牌水泵流量一扬程曲线6050-40%/430-Hayward HE20-BADUSpeckALXSWPB-Haywardvs10-Saci
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