離心泵反向運轉發電的概念早在多年前就已被泵制造商所接受，可是在那些無實力購買水輪機的地區，供水行業開發和應用這個概念的程度還很有限。作為一種有效的發電手段，同時又能實現能源再利用和節能，供水行業、小型水電廠經營者及泵制造商并沒有對“用作水輪機的泵（PaT）”置之不理。在節能減耗成為當務之急的全球經濟大環境下，PaT開始引起人們的高度關注。

　　KSB是活躍于PaT應用領域的公司之一，已經在全球幾個地區為客戶提供了眾多成功的解決方案。

　　KSB小型水電部門的高級項目經理Sander Klos說：“我們在過去的幾年一直為客戶提供蝸殼泵和節段式多級泵用作水輪機，主要針對的是小型水電市場，一般輸出電力在100kW以下。如果他們去采購傳統的水電設備，不但初期投資高，而且回收期可能會長達15年之久。不過，如果采用我們的PaT方案，這一周期可縮短到3年。此外還有一個好處，就是泵的操作不像水輪機那么復雜。

圖1. 在一個泵站內，KSB的Etanorm泵被用作水輪機

　　他還補充說，對于水力供給相對穩定，但電力供給狀況不可靠甚至根本沒有電力供給的場合，PaT恰好是一種簡單經濟的發電手段。不僅如此，PaT在具備可靠電力供給的地方也同樣有其用武之地。

　　目前KSB正向大型供水基礎設施領域進軍，而這些領域采用的主要是傳統的水輪機。使用PaT不但縮減了泵站的總運營成本，而且還可以將產生的電并入國家電網。

　　水行業用戶最初只是想了解 “倘若泵停機然后反向運轉會對系統產生怎樣的影響”，后來這竟成為探求PaT應用的初衷。KSB提出了這一想法，因此其水力工程部門就此展開了分析和計算，試圖得出泵以水輪機模式反向運轉時的性能曲線。結果發現，將泵用作水輪機來運行的性能非常之好，因為其能源產出高于原來運行所需要的能源投入。

　　從水力學角度來說，PaT模式下所能處理的水量高于泵以傳統模式運轉時的水量。水量較高也就意味著能源產出值較高。另外的一個優點就是，用作水輪機的水泵比傳統模式下的效率更高。節段式多級泵和蝸殼泵的應用范圍如圖2所示。

圖2. 節段式多級泵和蝸殼泵作為水輪機的應用范圍

經濟的電力

　　當泵反向運轉時，有多種方式利用軸的扭矩。如果與發電機相聯，決定轉速的是電源頻率。所以如果發電頻率是50 Hz，用作水輪機的泵必須在1515 rpm的轉速下運轉（有一些過快）。如果結合變頻器和適宜的電源饋電電路可大大提高轉速的調節范圍，又無需增加很多的設備投資。因此顯而易見，即使與高效的傳統水輪機比較，PaT仍是一項經濟的發電手段。

　　另一種方法是將PaT直接和驅動設備相連，比方說另一臺未配備恒速電機或發電機的泵。KSB已經在全球許多地區成功應用了這種機械連接方案，它適用于那些有足夠的水能可以驅動PaT，卻沒有電力來運行輸水泵的場合。

　　為使這種配置高效工作，PaT和泵在軸的兩端必須具備“相同的輸出功率”，也就是說它們必須通過聯軸器或齒輪箱緊密相連。若PaT強度不足，與之相連的泵就不能產生較高的排放壓頭。反之，如果強度過大，PaT則會浪費能耗或使泵過載。

圖3. 用作水輪機的Etanorm泵剖面圖：當水流從出水口流向吸入口時，葉輪反向旋轉。若壓頭足夠克服葉輪和泵軸的啟動扭矩，這個扭矩就可以用來驅動發電機

　　KSB在全世界供水行業的各領域都已嶄露頭角，因而其產品也經過了多年的實踐考驗。憑借這些產品系列及其運行能力，KSB專門成立了一個業務部門，致力于單級和多級PaT模塊的設計。

　　多級PaT運行性能的優劣與當地供水狀況的穩定性密切相關。與傳統水輪機不同，PaT不具備可調節的導流葉輪來適應不穩定的供水，這也是它們的不足。不過，通過使用不同尺寸的設備來合理分配總水量，這個難題就可迎刃而解。

　　KSB表示，同時運行幾個單元只需極少的控制。此外，雖然PaT這種配置相比單個水輪機在投資成本上占了下風，但其在技術方面卻有著過人之處。簡言之，在運行和維護的簡易程度上，泵比傳統水輪機更勝一籌。