5.3.1 创新背景与核心技术介绍
电泵作为一种通用机械广泛应用于国民经济的各个领域，凡是有液体流动的地方几乎都有电泵在工作，如农田灌溉、城市给排水、矿山、石油、化工、电力、纺织、机械、能源、交通、水力、航运、冶炼、造船、航空航天技术等。
电泵是一种以液体作为工作介质进行能量转换的机械，即电泵依靠液体和机械之间的相互作用而运转。从传递能量过程来看，液体在通过电泵时的能量发生了改变，即液体的能量与机械运动的能量发生了转换。因此，通常可认为电泵是一种能量转换器，如图5-42所示。
具体而言，电泵就是把原动机的机械能转换成抽送液体能量的机械，用以增加液体的位能、压能、动能。换言之，原动机通过泵轴带动叶轮旋转并对液体做功使其能量增加，从而使一定体积的液体由吸水池经泵的过流部件输送到所需达到的高度或压力。其工作流程如图5-43所示。
图5-42 多级离心泵实物图
图5-43 多级离心泵工作流程
以矿山防治水技术为例。为防止矿山水灾害，在矿井建设初期即应装备良好的排水系统与设备，即需要配备工作、备用和检修三套水泵，目前矿井排水系统和设备多以矿山排水多级离心泵为主。依据《煤矿水防治手册》要求，矿井装备的排水多级离心泵应能在20小时内排出矿井一昼夜的正常涌水量；备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%；工作水泵和备用水泵的总能力应能在20小时内排出矿井一昼夜的最大涌水量；检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。
在矿井水排放和处理过程中，矿山排水多级离心泵是单机运转时间最长、耗电量最大的设备，由于目前我国的多数矿井开采地下环境复杂、涌水量大而且不均匀，所以地下排水系统呈复杂、多样化发展趋势。另外，矿山排水设备的排水管路布置受到地下开采作业巷道的影响，也增加了管道的长度和能量损失。
在矿山安全生产和节能降耗双重压力下，尽管国家及企业每年均投入大量研发费用以解决矿山排水设备的能效与安全运行等技术难题，但由高投入提升的节能效果却有限；加之矿山排水设备所输送的流体介质属性不同，单一的矿山排水多级离心泵已无法满足变工况运行的迫切需求。