凯泉泵业：污水厂水系统泵设备提标改造解决方案及应用
随着城市化进程的加快和工业生产的持续发展，污水处理在环境保护和资源循环利用上的重要性日益凸显。污水厂的水系统泵设备作为污水处理过程中的核心装备，承担着污水输送、提升及循环处理等关键任务，其运行效率、能耗水平及可靠性直接影响到整个污水处理系统的稳定性和经济性。
近年来，随着环保标准的不断提高和智能化技术的快速发展，污水厂对泵设备的性能、节能性及智能化管理提出了更高要求。如何优化泵设备的选型、运行维护及能效管理，越来越受到广泛关注。
“水泵作为城市水系统的核心动力之源，凯泉提供了全面的应用场景的泵产品。凯泉不仅仅是设备供应商，更是系统解决方案的提供商！我们提供的是搅拌效果！
中国泵行业龙头企业——上海凯泉泵业（集团）有限公司是一家集设计、生产、销售泵、给水设备及泵用控制设备于一体的大型综合性泵业集团，连续24年行业销售第一。集团旗下拥有5家工业园、23家销售分公司，产品服务于建筑，市政、核电、火电、石油化工、大型水利等领域。
随着城市化进程的加快和工业生产的持续发展，污水处理在环境保护和资源循环利用上的重要性日益凸显。污水厂的水系统泵设备作为污水处理过程中的核心装备，承担着污水输送、提升及循环处理等关键任务，其运行效率、能耗水平及可靠性直接影响到整个污水处理系统的稳定性和经济性。
近年来，随着环保标准的不断提高和智能化技术的快速发展，污水厂对泵设备的性能、节能性及智能化管理提出了更高要求。如何优化泵设备的选型、运行维护及能效管理，越来越受到广泛关注。
“水泵作为城市水系统的核心动力之源，凯泉提供了全面的应用场景的泵产品。凯泉不仅仅是设备供应商，更是系统解决方案的提供商！我们提供的是搅拌效果！
中国泵行业龙头企业——上海凯泉泵业（集团）有限公司是一家集设计、生产、销售泵、给水设备及泵用控制设备于一体的大型综合性泵业集团，连续24年行业销售第一。集团旗下拥有5家工业园、23家销售分公司，产品服务于建筑，市政、核电、火电、石油化工、大型水利等领域。
污水厂专用潜水排污泵：低能耗、智慧化、无过载、低故障
王俊华总经理首先从城镇排水泵站遇到的问题入手，他指出，目前污水厂泵设备还存在着运行效率低、能耗高、自动化水平低，服务响应不及时，运维成本高，设备老化，无法实现泵站排水低水位运行，以及潜水泵水下运行无法准确感知运行状态等诸多问题。
为应对城镇水系统问题，凯泉潜水泵为节能降耗，绿色低碳提供解决方案。
凯泉的泵产品具有以下优势：
（1）合理选型：水泵确保长期处于高效区内运行，校正设计余量偏大，选型等问题；
（2）远程监控：无人值守，水下运行健康指数全面监控，全生命周期健康管理，自动化智能化远程监控；
（3）老旧设备更新改造：更新新的设备带来效率的更新，消除磨损和振动等故障带来的不可靠性及能耗节省；
（4）优化运行：应对不同的工况选择适当的泵型，通过CFD系统分析优化泵站系统使水泵流态最优化。
凯泉的高效智慧潜水泵以低能耗、智慧化、无过载、低故障等优点，获得国家科技进步奖二等奖，并取得国家一级节能认证。
低能耗：全系一级能效节能认证；
智慧化：运行数据可视化，集成化，物联网4G，可实现无人值守；
无过载：水力模型采用先进的无过载设计技术，实现全扬程无过载运行；
低故障：SKF轴承，博格曼机封，机封自清洁，过流耐磨球铁，H级绝缘，先进的潜水电泵制造工艺。
王俊华介绍，高效智慧潜水泵以数据分析、云计算、物联网和移动互联网等新一代信息技术为支撑，打造出全新一代物联网智慧潜水排污泵，可以做到远程监控无人值守，解决了传统潜水污水泵站存在自动化水平低、设备运行效率低、运维管理不统一、服务响应不及时等客户的痛点，推动污水处理广、市政排水系统等场合水泵监控技术的升级。
水泵内置数据分析终端，采用模块化的设计，计算器赋予潜水泵智能分析决策的功能。数据采集无需复杂的多协议转换，直接从水泵内部测量振动、噪声和温度、漏水等关键参数或状况，利用AI融合工业机理的的算法，构建电机故障模型车，实现边缘恻数据实时分析和决策，把事后维修变为事前预测。
数据分析终端CPU采用工业级ARM处理器超强的运算能力及最高级抗干扰设计，
能够承受4级的EMC干扰（最高级），内置潜水电机无干扰，防止强电干扰数据传输。
终端处理水泵漏水，温度PT100，集成振动传感器信号采集预处理。采用光耦隔离能承受3000伏电压，以实现数据传输高可靠性高稳定性，三防放水防潮放漏电防护等级IP65，低功率（总功率1.5瓦），发热小。
物联网终端是控制模块，相当于系统的大脑。最大可实现4台泵同时数据采集分析及传输显示。整个物联网终端内置RTC实时时钟、铁电存储器、4G全网通模块，带独立隔离电源的RS485通信接口，真正做到性能稳定，预警通信控制器采用工业级ARM处理器、高精度低温漂元器件设计、隔离电压3000V设计、低漏电高可靠性的钽电容和固态电容，使物联网智慧排污泵变事后维修为事前预测，大大提高了运营性能和运行效率。
凯泉智慧云平台通过产品智能化，数字服务建设，实现故障预测与健康管理服务，能耗管理服务，全生命周期管理服务，实现泵站智慧化管理。主要用于以下三个方面：
（1）水泵故障诊断：基于海量数据采集及专家知识库实现水泵关键部件故障诊断，寿命预测，提供保养建议及健康评价服务。
（2）能耗管理服务：基于采集的流量、扬程、功率、效率等关键数据，绘制水泵性能曲线，开展效能优化研究。
（3）全生命周期管理：基于设备全生命基础数据开展大数据分析，实现健康评价、设备优化、维修业务。
云平台
王俊华总经理总结了智慧潜水排污泵站系统的核心价值优势：
一是三位一体高度集成、低功耗、出厂预制、易维护。“三位一体”是指对潜水电泵的振动、漏水和轴承，电机绕组温度进行三位一体实时监测和计算分析。准确预测故障信息，保障生产稳定运行，延长电机使用寿命，将高性能振动传感器与智能数据计算功能集成处理器，安装在潜水电泵的接线盒内。
二是可靠的潜水电泵监测专家。之所以可靠，是因为电机温升、轴承温度、泄漏进水等在线运行数据可做到实时监测，全面数字化显示，快速预警，及时维护预防，4级EMC抗干扰能力，数据传输安全可靠。
三是智能云平台赋能设备全生命周期可靠运行管理。潜水排污泵运维服务变被动人工服务为系统主动跟踪服务，做到实时短信推送、移动APP等多种形式来实现机组全面运行数据采集，数据分析，数据管理，实现水泵状态的实时监测与故障预警，故障定位分析，健康诊断分析，故障解决方案。
搅拌机推流器及CFD技术：凯泉是设备与解决方案的供应商
王俊华介绍，CFD流态数字模拟分析技术可模拟分析泵站的各种水力现象，优化泵站结构，减少占地面积，降低开挖量，从而节约土建成本和项目投资成本。同时，通过模拟不同的实际运行工况提出最佳的运行策略从而提升泵站整体运营效率，使泵站的性能最大化和延长设备的使用寿命。
CFD技术通过改善泵站设计，可减少30%的初始投资，减小泵站土建尺寸，通过优化水泵进水条件、优化运行策略、减小沉积，降低20%运营成本，且使运营更高效。此外，可降低计划外成本，减小失效风险。
王俊华通过展示CFD模拟出的泵站流线图，详细阐述了CFD技术解决的泵站运行过程中可能碰到的预旋、流速不均、漩涡、夹带空气、底部沉积、表面浮渣等不利的水力现象而导致的泵站运行问题，从而降低或者消除后期泵站运行的潜在风险。由于部分问题的不可见性，唯有通过试验或者泵站CFD才能提早发现问题，防患于未然。
凯泉目前生产三类污水处理厂用搅拌机推流器：高速型潜水搅拌器、潜水推流器、潜水回流泵，可应用于高速、低速、低扬程等不同的反应功率段及工况，该产品也获得全国商业科技进步奖二等奖。
王俊华总经理说，一个产品，要发挥它最大的作用，那才是好的产品。所以，凯泉一直秉承一个理念：我们不只是搅拌器的供应商，也提供的是搅拌效果。
凯泉对自己产品效果的自信，来源于对搅拌工况以及对搅拌器正确选型的精准分析。
分析搅拌工况，首先要了解在当前的工作状态下，搅拌被需要的原因是什么，以及需要达到的搅拌效果是什么。
其次，要分析在特定工况下，如何利用搅拌工艺达到预定效果。
例如在悬浮的状态下，搅拌目的是防止介质中的颗粒物发生沉淀/表面沉降。此时，搅拌工艺的目的在不同场景中是不同的：原水泵房/提升泵站要保证池底无沉淀，沉降漂浮污物；保持均衡池/储存池颗粒悬浮；保持生化池的活性污泥悬浮。
在混合的状态下，搅拌目的是搅匀易混合液体，消除不同的浓度分布。此时，化学加药处理时搅拌是为了均质和保持停留时间；污泥储池内搅拌是为了保持污泥均质化；消化池搅拌是保持污泥均质化。
选择正确的搅拌器类型，也是保证搅拌效果的重要因素。搅拌器选型需要满足特定的参数，一般来说，要根据以下四个方面来选择搅拌器类型：
1、工艺类型；
2、水池的形状、几何尺寸及进出水位置；
3、搅拌介质所需的流速、比重、污泥含量等；
4、是否有立柱、曝气等额外的阻力。
此外，还要考虑客户投资、LCC、运行和维护等成本因素。
最后，王俊华总经理指出，提供最节能的方案不仅要正确的搅拌器选型，还需要正确的安放位置。
水池的形状（方形、圆形等）、水池的类型（好氧曝气池等），搅拌器的数量及其位置的布置，都是很有讲究的。凯泉CFD分析团队具有丰富的经验，可以为客户量身定制。客户沟通确定初步选型，公司与客户沟通确定初步选型后，采用CFD校核，提供完整系统解决方案。
CFD校核通过科学的定量分析，判断搅拌器布置是否合理，并不断优化工艺、改善池型设计、优化搅拌器布置、减少沉积和浮渣、减少搅拌器故障率。
