供水加压泵站

供水加压泵站（通用6篇）

供水加压泵站 篇1

0 引言

离石区位于山西省西部, 吕梁山中段西侧, 是吕梁市所在地, 地貌东北高、西南低, 气侯炎热多雨, 寒冷少雪, 平均气温8.9℃, 年平均降雨量450 mm~550 mm。供水加压站始建于1982年, 生产工艺是从城市管网接入水源送至200 m3接水池、经加压泵房加压后送至用户, 在管网末端最高点设有500 m3高位水池用来保持供水不足时压力的平衡, 实行24 h连续运行的传统增压模式, 日产水量在1 500 m3~1 800 m3, 供水区域高差39 m, 供水运行系统由2台离心式水泵一用一备工频运行, 吨水耗能0.34度/t, 运行人员8人, 以4班3运转的值班模式, 承担着市区龙山2万余人口的生活用水任务。

因人工操作常出现断水和溢水现象, 为了节约人力费用, 降低改造成本, 提高供水能力和服务水平, 根据进水水压和用水量的实际情况, 计划分为不同时段予以增压, 在小流量时减少了泵站开泵台数, 利用了部分进水压力增压, 从而降低运行成本和用户初期成本, 达到稳压供水的效果。因此选用具有合适流量、扬程、性能的无负压设备, 与市政直供管道连接, 把市政管道中原有压力引入无负压进水端, 经设备叠压增压后传输给下端用户, 同时利用末端500 m3高位水池水在夜间低峰时停止水泵运行供给用户, 达到满足用户用水和控制调节供水的目的。

1 改造方案的整体设计

系统主要由中央控制器、ABB变频器、文本显示器组成, 功能如下:

1) 中央控制器实现控制功能。

压力控制, 通过压力传感器送入的数据, 进行PID调节控制转速;流量控制, 通过流量变送器采集的数据和设定的流量值, 控制加泵和减泵;定时切换, 通过计算累计运行时间, 保证每台泵的动作时间基本一致;故障处理, 采集电机过热故障信号, 故障时可方便的进行切换。

2) 通过变频器实现对水泵转速的控制。

3) 通过端子控制接受中央控制器指令, 执行对水泵转速的控制, 保证恒定的供水压力。

4) 通过文本显示器实现人机交换, 并可实现现场参数的显示、设备运行状况显示、故障记录显示、设备参数设定。

2 改造方案具体设计

2.1 无负压设备运行原理

1) 设备采用微机变频技术, 通过稳压补偿系统使设备与市政配水管网直接链接。根据用户实际高差设定出水点的工作压力;工控计算机实时检测配水管网实际压力值, 通过实际压力值与设定压力值对比比较, 降低或升高变频器的频率。正常供水时, 水泵从稳压补偿罐来水调节区中取水增压, 供水调节区通过双向补偿器对瞬时高峰用水量差值补偿, 保护了市政来水管网的压力不受干扰。供水调节区在正常供水时, 通过双向补偿器与市政供水管网连通, 能够有效保护市政管网压力稳定, 控制系统独特设计和双腔罐体的设计, 能够避免压力管道流速的急剧变化所产生的水力冲击现象。

2) 对加压泵站而言, 由于市政供水流量变化较大, 且供水时段较集中, 工频切换水锤效应较大, 会使水泵轴承机封损害较大大, , 所以采用稳压供水系统。使每台水泵通过变频调速控制其转速, 可以达到恒压供水, 控制水泵的运行数量可以满足用水流量, 并可选择时段设定不同的给水压力。故其优点如下:

a.变频启动电流由小逐渐到大, 且启动平稳, 对电网的冲击小。

b.由于水泵转速低于工频转速, 有利于电机和水泵使用寿命。

c.停机电流由大逐渐到小防止了停机时的水锤效应。

d.分时段供水, 可降低其低峰时的浪费。

充分利用500 m3高位水池缓解和调节作用, 利用水池水位设定高中低控制点调整频率、泵的启动、停止, 特别是在夜间供水低峰时水位满后停泵时间保持较长并满足了用户用水需求, 节能效果明显。

2.2 方案中的参数选择

根据工程概况所给数据:流量Q=100 m3/h, 扬程H=50 m, 分析水泵性能曲线后, 选择了水泵为3台格兰富立式双吸泵, 相应流量和扬程时运行于水泵高效区, 即使在常规流量下, 水泵经过变频依然在40 Hz左右运行, 保证了水泵最大可能在高效区运转。

2.3 系统组成元件

选用3台CR90-3水泵:Q=100 m3/h, H=50 m, N=22 k W, 两用一备。系统利用原有500 m3水池1个;设备进水口径DN200;阀门包括:蝶阀、软连接、橡胶板止回阀;出水口径DN150。

2.4 方案中的防止水锤和空气破坏措施

装水锤消除器或安全阀, 进行泄水减压, 安装缓闭止回阀, 延长缓闭减压, 在凸起部位安装自动排气阀以防止水锤和空气破坏。

2.5 方案中的流速设计

根据《室外给水设计规范》和《给水排水设计手册》[1,2,3,4,5]等资料, 依据水力学中的流量Q、流速V、管径D的关系:

供水管网的流速最高不宜超过2.5 m/s, 不淤流速应大于0.7 m/s。通常, 各城市采用的经济流速Ve范围如下:

该加压站管网管径在100 mm~300 mm之间, 因此选择经济流速Ve=0.5 m/s~1.1 m/s。

2.6 方案中的节能降耗措施

1) 变频调速技术在水泵中应用发展, 可根据水泵负载特性来调整电机转速和启动时间长短等参数, 获得节能特性。在供水泵站采用变频无负压技术, 可以充分利用市政管网原有压力, 叠加增压, 达到了节能和稳定运行的目的。供水无负压变频的节能降耗原理, 就是离心式水泵输出特性, 取决于水泵的种类和供水管网系统的阻力特性, 见图1, 图2。

从节能的角度出发, 改造原存在于工频运行设备, 较多利用变频调速改变水泵转速, 以满足工频调整频率时对性能的要求。因此, 水泵调整转速时的H—Q曲线改变为图3, 水泵的性能特性曲线N与管道性能曲线DE的交点A0为水泵正常使用时的工作点。

2) 通过节流控制、变频、无负压的比较, 说明无负压的节能工作原理。

节流控制:在图4中阻力曲线由DE改变为DE1是通过控制阀门的开启度, 以达到控制供水摩擦阻力的目的, 摩擦阻力变大后, 扬程则由H0上升到H1位置, 运行工况点从A0变为A1位置, 流量由Q0降低为Q1, 达到节流目的。

变频调速控制:当管网性能曲线不变时, 改变水泵转速将N变为N1, 工频点的位置由A0点移动到A2点, 此时输出流量与使用节流控制时的输出流量相同, 但扬程由H0降到H2, 与节流控制相比, 扬程更低, 更节能。

无负压设备:就是利用了市政管网原有的压力, 即水泵进口压力加水泵扬程才等于普通变频的扬程, 因此水泵扬程低于普通变频扬程, 两种工频下水泵扬程差为Δh=h-h1。速度从n变为n1, 工频A0点移到A3点, 扬程从H0降到H3, 流量将从Q0减小到Q1, 与用节流控制时输出的流量相同。

以上三种方法运行时A1点、A2点以及A3点的泵轴功率分别为:

即用节流控制流量比用变频调速控制时多浪费了ΔP的功率, 比用变频无负压时多浪费了ΔP1的功率, 而且消耗随着阀门的开度减小而增加。用变频调速控制比用无负压时多浪费了ΔP2的功率, 因此节能潜力巨大。所以, 最有效的节能措施就是采用变频无负压供水。一般应用变频无负压节电率为20%~50%, 效益显著。

另外, 变频调速控制时, 由水泵的叶轮相似定律, 当转速从n0变为n2时, Q, H, P大致变化关系为:

2.7 改造前后24 h运行参数对照

改造前后吨水单位耗电和供水量发生巨大变化, 改造前吨水单位耗电为0.336度/m3;改造后吨水单位耗电为0.187度/m3;吨水节能降低了44.34%;供水量提高了62.1%。改造前后24 h运行参数对照表见表1。

3 无负压与高位水箱相结合供水模式的优势

供水方式的优点是:

1) 可以避开用水高峰期。建筑用水有很大的不均匀性, 早晚高峰期的用水很集中。如果水箱有水, 就可以不开泵, 或设定时间段参数, 避开用水高峰。只要能避开用水高峰期, 就可以保证市政管网压力不会下降。

2) 水泵不需要24 h运转, 中间间歇停机时间长, 节能效果明显。建筑用水的特点就是不均匀性强, 变化系数大。利用高位水箱供水, 可以有效地解决这个问题。水泵如果选型合适, 将始终在最高效的工频区间运转, 并且利用高位水箱, 低位起、高位停的控制逻辑, 可以使下端无负压设备运行时间较短, 节能效果明显。

3) 有效的利用了市政管网压力, 叠加增压, 差额补偿。即使上端市政管网无水, 利用变频模式向高位水箱供水也可以超越其他无负压设备的高效节能性。

4) 增压水箱结构为全封闭设计, 通气孔采用往复式吸排气过滤装置, 能够有效的过滤灰尘和杂质, 水箱底部设置枝状引水装置, 有效增加取水面积, 保证水质鲜活度, 解决了水箱滞留层、死水层的问题。

5) 水箱内部装有智能化增压装置, 在水泵切换时, 保持用户管网压力稳定, 水泵处于高效区运行。控制系统中增加时间控制器, 定时对水箱水源循环使用, 保证水箱中水质新鲜。

6) 采用数据光纤实现了无人值守远程控制、监视, 管网压力平稳故障率减少, 运行以来年供水量提高62.1%, 吨水耗能降低了44.3%, 收到了良好效益。

4 结语

采用无负压技术, 智能增压装置运行时, 市政进水和水箱储水同时作为取水水源。当市政管网压力充足时, 从市政管网取水向高位水箱供水;当市政管网供水不足时, 智能增压装置启动, 从水箱取水, 补充市政管网供水的不足, 保证外网不出现无负压。满足用户设定值后再送至高位水箱, 如未达到设定值高位水箱可通过已存水, 传输给用户。当高位水箱满水后 (高水位) 水泵自动停运, 高位水箱处于低水位时, 下端无负压水箱设备自动开启, 设备自动运行, 实现了无需人员值守, 是一个供水稳定, 投资少, 逐步调节增压的供水方案。

摘要：鉴于加压泵站长期采用水泵从清水池吸水二次加压方式存在诸多弊端, 采用了性能可靠的无负压设备取代传统模式的高扬程水泵和清水池, 改造后的系统能够有效控制其压力和流量, 实现恒压供水, 而且节能, 并对水锤、空气等问题有所改进, 优化了加压站的供水系统。

关键词：加压站,无负压设备,恒压供水,节能

参考文献

[1]GB 50015—2003, 建筑给水排水设计规范[S].

[2]GB 17051—1997, 二次供水设施卫生规范[S].

[3]GB 50242—2002, 建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范[S].

[4]GB 50013—2006, 室外给水设计规范[S].

[5]GBJ 54—83, 低压配电装置及线路设计规范[S].

浅谈中途泵站供水区域切换模式 篇2

【摘 要】对2012年上海市自来水闵行有限公司吴泾泵站扩大供水范围工作模式进行回顾总结，分析存在问题与不足，提出具有广泛适用性的泵站供水区域切换模式。

【关键词】高峰供水；调度方案；变频机组；水量缺口

城镇供水中途泵站（包括增压泵站和水库泵站）是供水系统中最重要的组成部分之一，承担着调节区域供水管网水压和分配供水水量的任务。随着城市人口和经济发展和逐年的气温变化，城镇供水区域水量每年都在不断调整，供水管网也在不断更新，为适应水量增长和区域供水调整，中途泵站供水区域调整势在必行。本文就2012年上海市自来水闵行有限公司吴泾泵站扩大供水范围工作进行回顾总结，并提出具有广泛适用性的泵站供水区域切换模式。

1.吴泾泵站扩大供水区域回顾总结

1.1主体构想

吴泾泵站长久以来一直担负着吴泾地区和龙吴路沿线工业区的供水任务，但由于供给范围有限，该泵站的额定能力始终没有完全发挥，二增三水库的机组配置，只长年运行一台机组是不太合理的。在近几年的连续高温的冲击下，中春和颛桥泵站始终运行在满负荷的状态下，沪闵路和中春路DN1400管道在高流量、高流速下的危险因素渐渐凸显出来，因此公司调度中心在2010年高峰后适时提出了——“整个区域应当采取两头并进的方式，减缓中路负担”的这一供水调度原则，也就是，扩大新桥泵站和吴泾泵站的供水范围，提升这两个泵站和区域管道的运行压力，进而减轻中春路和沪闵路DN1400负荷，提高七宝地区的保障系数。

1.2工程性措施

整个工程的基础工作包括吴泾泵站增加一台增压机组（年前完成安装调试），在放鹤路、莲花南路铺设一根DN800、DN500管道作为吴泾泵站的第二路出站管（5月22日完成）。完成这两项工作后，吴泾泵站具备增加输配水量，向外扩张的条件。

1.3整体切换方案

在公司内经过多次商议后，制定了包括了调度方案、操作方案和细致的水质保障措施在内的整体方案予以实施。在此次操作过程中吴泾泵站和颛桥泵站的运行不断配合做出调整，至6月28日根据数据的反馈情况，吴泾泵站已经将莘奉金高速以东、银都路以南、黄浦江以西和剑川路以北的区域纳入其供水范围。

调度中心根据目前吴泾和颛桥泵站的运行情况，配合以区域内的流量和压力数据，对此次切换做分析和阐述如下：

（1）为避免在突发应急情况下，由于东西方向阀门的隔绝，造成区域间的水量无法相互弥补，压力短时内无法平衡的窘境，切换过程中采用关闭区域间的部分阀门的方式，而不是全部的阀门。

（2）保持颛桥泵站和吴泾泵站之间的联通，改变调度模式，形成这两个泵站之间的联动，进而使得闵行区域内东西方向上的4个主力泵站之间能相互呼应，相互支援，确保整体供水安全。

（3）考虑到这次大型切换涉及的DN500以上管道较多，并且主要目标区域为住宅小区，水流的变化可能造成水质影响，因此将扩大供水范围的方案定位两阶段分步实施。

第一阶段：开启莲花路、元江路以北的两处DN300和一处DN500阀门，将新排DN800*500并网，并将S4东侧、向阳路DN1000阀门关闭至10转。减少颛桥泵站通过向阳路DN1000向东的输水量。

第二阶段：分别开启虹梅南路东侧的双柏路DN500、景联路DN500、银都路DN500阀门，使这些管道形成东西贯通，关闭莘奉金高速西侧的贵都路DN600，金都路DN500和DN300阀门。

（4）在每次操作前都部署对涉及管道进行排放水的工作，并对主要小区进行隔离，确保在切换期间的水质安全。

（5）在每次操作前后对主要管道安置现场测压点，分析压力坡降情况，分析水流方向，并结合SCADA监测系统，对整体效果进行汇总分析。

1.4扩大供水范围后，运行数据和往年的对比

为更直观地了解在管网切换、调度模式作出改变后的运行状况，调度中心采集了2011年和2012年在同样天气、水量的条件下的高峰数据来做一下对比。

（1）原先我们需要在最高峰时段，采用增加颛桥泵站的运行来满足七宝地区的服务供应，而在吴泾泵站扩大供水范围后，只需提升吴泾泵站的运能，就能确保七宝地区的供水，颛桥泵站的负荷大大减轻，流量同比减少了约2000立方米，沪闵路的DN1400管道的流速也从原先的1.9m/s以上，下降至1.7m/s。

（2）对比早高峰时段主要区域的压力，看出在扩大吴泾泵站的供水范围后，七宝和龙吴路沿线的压力都有所上升，而原先比较高的莲花路沿线，颛桥东部地区的压力都有所下降，趋向于更合理的区间内，并且松北九亭地区的压力也因这一举措略有得益。

（3）对比夜间进水库时的压力。通过调度运行模式的调整后，深夜泵站进水库时，区域内的压力和泵站流量情况，同等水量下， 2011年时，夜间中春泵站需运行一台增压机组来确保北部区域的供水压力，2012年在吴泾泵站夜间运行一台变频机组时，中春泵站可以适当停运，七宝地区的压力仍在合理区间，吴泾泵站增加的1500立方米的水量，供给新切换的区域，完全满足该地区的需求。另外，东西贯通后，“永联”已不是吴泾泵站供水的末梢，整个区域的压力相对去年更加平衡。往年吴泾泵站夏季高峰时，夜间进水库始终是个棘手问题，进早了，吴泾地区压力明显跌落，有时只有180kPa，会造成部分用户影响，进晚了，第二天的安全系数又会受到消弱，现在，在吴泾运行的情况下，进水库的问题可以说迎刃而解。

（4）对比各泵站日流量。通过各泵站的每日总输水量，分析一下调整后的效果情况，吴泾泵站在扩大供水范围，调度模式调整后，日输配流量较去年要增加约3万立方米左右，而颛桥泵站的输配流量较去年是有所下降的，这证明吴泾泵站通过扩容的方法已经很好地接收了新供水区域中的水量，颛桥和中春的负荷都相应地减轻了。

2.泵站供水区域切换模式探讨和建议

2.1关于吴泾扩大供水范围后的一些后续想法

（1）目前以S4为界，颛桥和吴泾泵站之间的联络管道，只剩下银都路DN500和颛兴路DN500，银都路作为最北面的通道，并且周围多为住宅密集区，为保障安全应该予以畅通。而颛桥泵站的部分水量仍通过颛兴路DN500向东输送，可以考虑在极端高温，水量达到预测80万立方米时，作为临时手段，予以关闭，缓解七宝地区的供水紧张局面。

（2）吴泾泵站在扩大运行后，其比较高的出站压力，使得附近的用户住宅区压力高，为这些街坊管道带了一定的风险，是否能在技术和设备上寻求一些保障。

（3）考虑到夜间的安全性，压力不能太高，吴泾泵站夜间的运行采用一台变频机组，该变频已经使用了很长时间，存在一定风险，建议能列入计划，进行更新，或增设一台变频机组，予以备用。

2.2区域构想形成

泵站供水区域的调整是建立在对往年的整体供水形势的分析，尤其是夏季高峰供水压力情况的分析总结之上。

例如本次吴泾泵站扩大供水区域方案是2010年高峰供水后，在对现有管网供水能力进行综合分析的基础上，为解决颛桥泵站进出站管负荷过高和七宝地区压力欠缺两大问题而提出的。

2.3泵站扩容改造

泵站供水区域调整首先要对泵站本身进行改造扩容），改造目标必须基于对 区域用水量的统计和估算，并考虑今后水量的增长。

吴泾泵站新增一台增压机组的工作为2011年的项目，是为吴泾泵站扩大运行提供基础。它的顺利完工，标志着吴泾泵站输配能力的增加，为后续的整个吴泾泵站扩大运行范围，打下了坚实的基础。

2.4进出站管建设

其次，为配合泵站改造（扩容），必须对泵站原进出站管进行改造（新建），以满足进出水量要求。

此次为配合吴经泵站提升能力的扩充，保证出水通畅，新增DN800配套出站管线。敷设放鹤路DN800（宝秀路～莲花南路）和莲花南路DN500（放鹤路～北吴路）管线，作为吴泾泵站第二路出泵管延伸段，排管总长度约为2.96公里。

2.5水力估算

泵站供水区域调整方案须进行模拟运行和水力估算，以确保投产后供水整体稳定和安全。

2.6总体调度模式

随着某个泵站供水区域调整，通过水力模型的建立和模拟，对水厂和其它泵站的运行模式也要做相应的调整。同时对供水管网（尤其是调整供水区域的管网）中的部分阀门进行开关和活水操作。

如有需要，可制定夏季高峰和平时两套调度方案，切换使用，以达到更为高效的供水模式。

2.7水质保障措施

由于水源切换使部分管段的水流方向发生变化，预计会产生管网水质问题。因此需制定相应的管网水质保障方案予以配合实施。包括以下工作：

（1）确定在切换水源后，可能会发生水流水量变化的管道。

（2）设立临时测压点及水质监测点。

（3）安装放水口。

（4）制定阀门操作和放水顺序。

（5）紧急送水和应急措施。

2.8监测系统建立

建立永久和临时的水压水质监测点来监控供水区域调整过程中和调整后区域供水管网水压和水质状况。

本次在吴泾泵站的新建出站管，放鹤路～莲花路DN500管的沿线位置，布置1～2处管网测压点，作为2013年的新增项目来进行实施，使得吴泾泵站的运行更有针对性，结合吴泾泵站的出站压力，以及扩大范围后的区域内原有的“银都”、“永联村”、“龙吴路”、“汇源”、“曹行”、“贵都”和“双柏”等测压点数据，来对吴泾泵站的运行模式进行不断调整，至最佳运行状态。

【参考文献】

[1]上海市供水管理条例.

[2]上海市供水调度、水质、贸易计量管理规定.

[3]城市供水条例.

[4]上海市供水水质管理细则.

供水加压泵站 篇3

关键词：二次加压泵站,无负压,多模式

0 引言

阜新市为多水源供水系统, 管网平均压力偏低, 仅为0.04-0.06M/pa左右;为满足用户水压要求, 只有通过在市区建设二次加压泵站进行管网提压。阜新市现有二次加压泵站248座。随着近年来用水量需求增加、多水源供水格局变化和供水管网改造的优化等因素的影响, 目前市政管网压力已经得到了很大的改善, 部分地区管网水头达到0.2-0.24Mpa左右, 特别是王府水源及闹德海水源静压利用方案的即将实施, 市政管网的压力将要进一步提高。在此情况下提出了采用水箱式叠压 (无负压) 供水设备, 该设备其结合了市政管网直接叠压 (无负压) 与水箱加机泵的二次加压供水特点, 消除了传统二次供水存在的弊端, 并利用时间控制模块、市政管网压力控制模块和用户需要压力实现《二次加压泵站多摸式联合供水系统节能优化方案》, 既能充分利用市政管网自由水头又可以很好的解决高峰时用户用水的需求。

1 传统二次加压供水系统情况分析

阜新市二次加压供水系统主要为水箱 (清水池) +机泵和无负压供水方式, 因现有市区管网压力偏低, 二次供水方式以水箱 (水池) +机泵方式居多。水箱 (水池) +机泵二次供水方式为:市政管网→水箱 (清水池) →机泵→用户, 这种最为传统的加压供水方式虽然具备调节水量能力, 但会造成市政管网能量极大浪费, 同时占地及投资偏大, 并存在二次污染隐患。无负压供水方式为:市政管网→无负压设备→用户, 该种供水方式能充分利用市政管网自由水头, 但由于稳压罐体积过小, 储水能力低, 在来水量减少或事故时没有调节水量, 供水保证率低。

2 多模式控制联合供水设备工作原理

多模式控制联合供水设备投入运行时, 来水管路上安装的远传压力装置会将压力值以模拟信号传至控制箱, 当市政管网的自然压力能够满足用户水压要求 (用户所需压力人为设定并存储在控制模块中) , 通过控制系统自动打开电动阀门1直接供给用户, 同时电动阀门2自动关闭;当管网的供水能力能够满足用水要求, 市政管网压力较高, 但又不能满足用户压力需求时, 维持在正常供水压力范围内时, 电动阀门2及防负压模块控制电动阀3自动打开, 同时电动阀门1自动关闭, 水泵运转实现叠压供水;当管网的供水能力不能满足用水要求, 自来水管网压力低于正常供水压力时, 防负压模块自动调整电动阀3开度直至关闭, 此时自动打开电动阀4转换为水箱供水。为保证水箱内水的新鲜度, 系统经时钟控制模块定时控制电动阀5使其关闭, 让水箱中的水定时更新。在来水压力变化时, 采用来水压力控制模块、用户需求压力和用水峰谷时间模块等进行控制转换, 实现了以下三种给水系统形式。

2.1 当市政管网压力≥0.

24~0.26MPa时, 启动A系统市政管网直接供给用户。工作原理:市政来水经旁通管直接供给用户。旁通管上安装单项止回阀, 单项止回阀的作用是在切换到其他两路来水时, 防止泵后水倒流。

2.2 当市政管网压力在0.

06~0.24MPa时, 启动B系统供给用户。工作原理:当市政管网压力小于0.24MPa、大于0.06MPa时, 通过控制系统切换到B系统, B系统启动。水源进入B系统通过防负压模块保证市政管网稳定, 进入稳压补偿罐, 稳压补偿罐分腔, 在市政管网供水不足的情况下, 高压腔中的水能够补偿市政管网供给量的不足, 同时保证市政管网压力稳定。

2.3 当市政管网压力≤0.

06MPa时, 启动C系统供给用户。工作原理:当市政管网压力小于等于0.06MPa时, 通过控制系统切换到C系统, 因B系统与C系统为同组机泵, 在工作过程中, 为保证机泵在高效率下运行, C系统运行时, 需将水箱的出水压力调节到与市政管网压力相吻合。解决途径为安装密闭水箱或进水转换增压装置, 这样将水箱出水增压到与市政管网压力相同后, 通过主泵机组再供给用户。在系统工作过程中, 控制程序的关键点在于B切A;C切B、A的过程, 故流量控制模块和补偿罐补偿模块等控制程序变量要与整个系统联动。

多模式控制联合供水系统工作原理图如图1所示。

3 多模式控制联合供水系统的特点

(1) 适用区域广。 (2) 供水泵组置于水箱内与其融为一体, 既节约占地, 又节省空间, 不会占用水箱的使用容积。水箱采用食品级不锈钢, 同时水箱内的水定时更新, 保持了水质的清洁, 提高了水质的安全性, 消除了水质的二次污染。 (3) 节能效果明显, 可降低运行电费40%多。 (4) 在管网压力不稳定的情况下, 采用三种形式联合控制模式, 进行供水工艺自动切换, 供水保证率大大提高。 (5) 对旧泵站改造效果最佳, 能充分利用原有水箱、水泵及变频装置, 能解决大量成本费用。 (6) 控制先进、使用范围广、同时具有人机对话功能。

4 适用范围

该种供水设备使用范围广, 特备是适用于市政管网压力不稳定、用水高峰时间长及保证不间断供水要求的区域, 在这些特定区域可根据市政管网压力实现供水工艺的自动切换, 在体现节能效果的同时, 又提高了供水的保证率。

在原泵站改造和新泵站的建设时, 采用此设备可以有效利用市政管网的自由水头, 特别是在原有泵站的改造中, 如增加一个稳压罐, 一套无负压叠压系统和控制转换块, 再从泵房室内和室外增设一条旁道管路, 就可以实现多模式控制的联合工作方式。每个泵站只需投入5-8万元, 就可降低运行费40%。如果建一个分模式控制的泵站, 工艺设备需投资30-50万元 (不含土建费用) 。目前阜新市部分住宅小区二次泵站采用了这种供水方式。

5 结论

工程实践证明, 此项设备的实施应用, 将有效解决供水能量浪费的问题, 降低了供水企业二次供水成本, 在阜新经济转型的背景下切实符合了国家“节能减排”“低碳环保”的政策, 从企业的本身是极其受益的, 同时该种设备能极大的提高了供水保证率, 安全、可靠的节能型工艺, 新材质, 新设备提高了水质的安全性, 保证了水质的新鲜度, 消除了二次污染隐患。可以说设备的投入运行改善了阜新居民及企业单位的用水环境, 同时也为创建和谐社会和谐阜新奠定了一定的基础, 也是城市基础设施发展改造的必然趋势, 具有深远的社会意义和经济效益。

参考文献

[1]冯少凤.阀门控制利用管网余压供水节能试验研究[D].哈尔滨工业大学, 2009.

[2]贺湘俊.加压泵站阀门控制管网余压利用节能试验研究[D].哈尔滨工业大学, 2008.

供水加压泵站 篇4

关键词：泵站,运行调节,能耗,变频

能源是当今世界普遍重视的问题。我国是能源生产和消费大国, 能源利用率不高, 节能空间巨大。随着城市建设规模的不断扩大, 高层建筑不断增多, 居住环境越来越集中, 使得城市供水系统供水水压不能满足用户的要求, 存在着供水不足的问题。国内城市供水多采用分级加压供水, 通过二次加压来满足用户的需要。

加压泵站装机通常是按最不利条件下的最大时流量和所需扬程配置的, 且在实际运行中, 由于用户需水量是随时间发生变化, 水泵长期处于低负荷和变负荷运行状态。因而, 采用合适的运行调节方式, 提高水泵机组的运行效率, 降低供水系统的能耗, 以在短期内实现节能的目的。

1二次加压泵站供水方式

对加压泵站运行状态进行调节, 如控制流量、压力或液位, 是为了满足用户对供水流量和压力的要求。

水泵的运行调节方式很多, 主要有非调速调节和调速调节两大类, 非调速调节方式主要有节流、分流、泵的串并联和汽蚀调节等;调速调节包括液力耦合器调速、调压调速、变极调速、串接调速、直流电动机调速调节, 以及随变频技术工业发展而应用日益广泛的变频调速调节[1]。

目前, 二次加压泵站常用的供水方式有以下几种。

(1) 水泵全速节流供水。

(2) 水泵变频调速恒压变流供水。

(3) 水泵变频调速变压变流供水。

(4) 水泵直连变频调速变压变流供水。

虽然各种运行方式都可以实现调节和控制, 但由于各种调节方式的原理不同, 其能耗不同。

2水泵全速节流供水

2.1运行调节原理

水泵全速节流供水方式是指水泵全速运行, 通过调节水泵出口的调节阀改变管路系统的阻力损失来改变水泵的运行工况。

如图1所示, n0为水泵的H～Q曲线, R0、R1分别为管路系统特性曲线。曲线n0和R0、R1的交点A (QA, HA) 和B (QB, HB) 即是水泵的运行工况点;从B点作垂直线, 交R0于C (QB, HC) 点。当水泵流量从QA减少到QB的过程中, 泵全速运行, 关小水泵出口调节阀减少系统流量。此时, 由于出口调节阀增加了管路系统的阻力损失, 管路系统特性变陡, 即由R0变化到R1, 水泵的运行工况点由A点上滑到B点, 扬程有HA上升到HB, 从而实现节流调节。

2.2能耗分析

当流量从QA减小到QB时, 除出口调节阀外的管路系统要求的压力为C点的压力HC, 而此时泵运行在B点, 泵出口的压力为HB。因此, 多余的压力损耗在出口调节阀上, 也即:

$\Delta {\rm H}={\rm H}{}_B-{\rm H}{}_C$

离心泵的H～Q曲线近似为抛物线, 可用以下方程表示:

${\rm H}={\rm H}{}_0-{\rm K}{}_{p}Q{}^2$

式中:H0为水泵关死点扬程;Kp为一常系数。

用户需水量是随时间发生变化, 因而加压泵站水泵的流量是时间的函数, 即:

$Q=f(t)$

因此, 一段时间t0内水泵的平均水力功率为:

$\begin{array}{l}{\rm P}=\frac{1}{t{}_0}{\displaystyle {\int }_0^{t{}_0}\gamma }Q{\rm H}\text{d}t=\frac{1}{t{}_0}{\displaystyle {\int }_0^{t{}_0}\gamma }Q({\rm H}{}_0-{\rm K}{}_{p}Q{}^2)\text{d}t\\ =\gamma ({\rm H}{}_{0}C{}_1-{\rm K}{}_{p}C{}_2)(1)\end{array}$

其中:$C{}_1=\frac{1}{t{}_0}{\displaystyle {\int }_0^{t{}_0}Q}\text{d}t‚C{}_2=\frac{1}{t{}_0}{\displaystyle {\int }_0^{t{}_0}Q}{}^3\text{d}t$。

由 (1) 式可知, 功率P与水泵的性能曲线 (H0和KP) 和流量Q的随时间的变化规律 (C1和C2) 有关, 与管路系统特性无关。

2.3特点

水泵全速节流供水方式, 具有调节方式简单、可靠、方便, 调节装置的初投资低等优点, 在许多运行工况偏离设计工况不大, 或运行工况变化不大的场合广泛应用。但由于这种供水方式能量损失很大, 特别是在偏离高效区的运行工况, 现在出于节能目的, 已逐渐被其他方式取代。

3水泵变频调速恒压变流供水

3.1运行调节原理

水泵变频调速恒压变流供水是一种调速运行控制方式。当用户用水量发生变化时, 压力也随之发生变化, 通过安装在水泵机组出口干管的压力传感器, 把这变化了的压力反馈至控制器, 与设定的压力值进行比较, 再控制变频器改变电机速度, 改变水泵运行工况, 使机组出口干管处保持恒定的设定压力值, 并满足用户的流量需求。

如图2所示, n0、n1分别为不同转速时水泵的H～Q曲线, R0、R1、R2分别为管路系统特性曲线。曲线n0、n1与R0、R1、R2的交点A (QA, HA) 和D (QB, HA) 即是水泵的运行工况点;从D点作垂直线, 交R0于C (QB, HC) 点, n0于B (QB, HB) 点。当水泵流量从QA减少到QB的过程中, 保持出口压力不变, 改变电源频率, 降低转速, 水泵的H～Q曲线变成n1, 水泵运行在D点。此时, 可通过出口调节阀增加管路系统的阻力损失, 使管路系统特性变陡, 即由R0变化到R2;或者不调节出口阀, 则管网末端的压力升高ΔH, 管路系统特性由R0变化到R1;这样水泵的运行工况点由A点平移到D点, 扬程保持在HA, 从而实现调速恒压变流调节。

3.2能耗分析

当流量从QA减小到QB时, 管道系统要求的压力为C点的压力HC, 而此时泵运行在D点, 泵出口的压力为HA。因此, 多余的压力损耗在出口调节阀或管网末端处, 也即:

$\Delta {\rm H}={\rm H}{}_A-{\rm H}{}_C$

因此, 一段时间t0内水泵的平均水力功率为:

$\begin{array}{l}{\rm P}=\frac{1}{t{}_0}{\displaystyle {\int }_0^{t{}_0}\gamma }Q{\rm H}\text{d}t=\frac{1}{t{}_0}{\displaystyle {\int }_0^{t{}_0}\gamma }Q{\rm H}{}_A\text{d}t\\ =\gamma {\rm H}{}_{A}C{}_1(2)\end{array}$

由式 (2) 可知, 功率P与预设的恒定压力HA和流量Q随时间的变化规律 (C1) 有关, 而与管路系统特性无关。这种供水方式与水泵全速节流供水方式相比, 通常能显著节约能耗, 但节能的大小与管路系统的特性曲线、水泵性能曲线和变频调速装置的效率有关[2]。

3.3特点

水泵变频调速恒压变流调节方式是最常用的一种高效调速调节方式, 与水泵全速节流供水方式相比, 能耗小, 节能效果明显;而且, 大大改善整个机组的控制性能和启动性能, 有效降低水泵的汽蚀余量, 减轻叶轮和轴承的磨损, 降低噪音, 增加运行可靠性, 延长泵及电机的寿命。但是, 由于变频器的价格昂贵, 初期投入高。

4水泵变频调速变压变流供水

4.1运行调节原理

水泵变频调速变压变流供水也是一种调速运行控制方式。当用户用水量发生变化时, 压力也随之变化, 通过安装在管网末端的压力传感器, 把这变化了的压力反馈至控制器, 与设定的压力值进行比较, 再控制变频器改变电机速度, 改变水泵运行工况, 使管网末端用户处保持在恒定的设定压力值, 并满足用户的流量需求。

如图3所示, n0、n1分别为不同转速时水泵的H～Q曲线, R0为管路系统特性曲线。曲线n0、n1与R0的交点A (QA, HA) 和C (QB, HC) 即是水泵的运行工况点;从C点作垂直线, 交n0于B (QB, HB) 点。当水泵流量从QA减少到QB的过程中, 保持管路末端压力Hst不变, 改变电源频率, 降低转速, 水泵的H～Q曲线变成n1, 水泵运行在C点。此时, 管路系统特性不变, 水泵的运行工况点由A点沿R0下滑到C点, 扬程由HA降低到HC, 从而实现调速变压变流调节。

4.2能耗分析

当流量从QA减小到QB时, 管路系统要求的压力为C点的压力HC, 此时水泵就运行在C点。因此, 没有多余的压力损耗, 也即:

$\Delta {\rm H}=0$

管路特性曲线近似为抛物线, 即可用以下方程表示:

${\rm H}={\rm H}{}_s+{\rm K}Q{}^2$

式中:Hst为管网末端压力;K为管网阻力系数, 为一常数。

因此, 一段时间t0内水泵的平均水力功率为:

$\begin{array}{l}{\rm P}=\frac{1}{t{}_0}{\displaystyle {\int }_0^{t{}_0}\gamma }Q{\rm H}\text{d}t=\frac{1}{t{}_0}{\displaystyle {\int }_0^{t{}_0}\gamma }Q({\rm H}{}_{st}+{\rm K}Q{}^2)\text{d}t\\ =\gamma ({\rm H}{}_{st}C{}_1+{\rm K}C{}_2)(3)\end{array}$

由 (3) 式可知, 功率P与管网特性曲线 (Hst和K) 和流量Q的随时间的变化规律 (C1和C2) 有关, 而与水泵性能曲线 (H-Q) 无关。由以上分析可知, 这种供水方式无额外的水力损耗, 节能效果非常显著。

4.3特点

水泵变频调速变压变流调节方式由于也是采用变频调速调节方式, 其特点和变频调速恒压变流调节方式一样;但是, 与前两种供水方式相比, 其能耗小, 节能效果更明显。另外, 由于是采用管网末端压力信号作为反馈控制信号, 这就带来了信号的传输和衰减问题, 特别是对于复杂的管网系统。

5水泵直连变频调速变压变流供水

5.1运行调节原理

水泵直连变频调速变压变流供水也是一种变频调速变压变流供水。这种方式是将水泵直接连接在自来水管网上, 采用负压抑制和补偿装置, 自动调节来水量和压力, 使水泵进口管路无负压, 出口管网末端压力恒定, 通过变频器调速实现水泵机组的变工况。

如图4所示, n0、n1分别为不同转速时水泵的H～Q曲线, R0为管路系统特性曲线, Hj为上级供水残余压力, 本文假设为一恒定值。曲线n0、n1与R0的交点A (QA, HA) 和C (QB, HC) 即是水泵的运行工况点。当水泵流量从QA减少到QB的过程中, 保持管路末端压力 (Hst) 不变, 改变电源频率, 降低转速, 水泵的H～Q曲线变成n1, 水泵运行在C点。此时, 管路系统特性不变, 水泵的运行工况点由A点沿R0下滑到C点, 扬程由HA-Hj降低到HC-Hj, 实现调速变压变流调节。

5.2能耗分析

当流量从QA减小到QB时, 管道系统要求的压力为压力HC, 而此时泵运行在C点, 泵出口的压力为HC-Hj。因此, 不但没有多余的压力损耗, 而且利用了上级的残余压力, 也即:

$\Delta {\rm H}=({\rm H}{}_C-{\rm H}{}_j)-{\rm H}{}_C={\rm H}{}_j$

同样, 一段时间t0内水泵的平均水力功率为:

$\begin{array}{l}{\rm P}=\frac{1}{t{}_0}{\displaystyle {\int }_0^{t{}_0}\gamma }Q{\rm H}\text{d}t=\frac{1}{t{}_0}{\displaystyle {\int }_0^{t{}_0}\gamma }Q({\rm H}{}_{st}-{\rm H}{}_j+{\rm K}Q{}^2)\text{d}t\\ =\gamma [({\rm H}{}_{st}-{\rm H}{}_j)C{}_1+{\rm K}C{}_2](4)\end{array}$

由式 (4) 可知, 功率P与管网特性曲线 (Hst和K) 、流量Q的随时间的变化规律 (C1和C2) 和上级残余压力 (Hj) 有关, 而与水泵性能曲线 (H～Q) 无关。

5.3特点

水泵直连变频调速变压变流调节方式, 其特点和变频调速变压变流调节方式一样。由于这种供水方式不但无额外的水力损耗, 而且利用上级供水管网的残余压力, 因而节能效果最为显著。

这种供水方式可将二次加压供水设备直接与自来水给水管网连接, 根据用户需水量和水压, 进行变频调速变压变流调节。这种供水方式无需地下水池、水塔、高位水箱等, 改间接供水为直接供水, 杜绝了水池、水箱等的二次污染;有效利用上级管网残余压力, 真正实现“需多少水, 供多少水;差多少水压, 补多少水压”[3], 因而其运行效率高, 节能效果明显, 是一种高效、节能、免二次污染的供水方式, 具有广阔的应用前景。

6结语

自来水二次加压的方式很多, 原理各不相同, 因而能耗也各不相同。水泵全速节流供水方式水力功率损失大, 运行效率低, 特别是在远离水泵的运行高效区的工况下;水泵变频调速恒压变流供水是目前应用最广的一种高效调速供水方式, 节能效果明显, 但仍有节能空间;水泵变频调速变压变流供水无额外的水力功率损失, 运行效率更高, 节能更明显, 应用前景广阔;水泵直连变频调速变压变流供水无额外的水力功率损失, 并充分利用上级管网的残余压力, 运行效率最高, 节能效果最明显, 且改间接供水为直接供水, 减少了自来水的二次污染, 具有最为广阔的应用前景。

实际应用中, 选用合适的二次加压供水方式需综合考虑节能、投资、设备可靠性和寿命等。

参考文献

[1]吴民强.泵与风机节能技术问答[M].北京:中国电力出版社, 1998.

[2]符永正.管路特性对泵与风机变速调节节能效益的影响[J].中国给水排水, 1999, 15 (9) :26-28.

[3]黄海峰.变频调速给水系统的几点节能措施[J].中国给水排水, 2001, 17 (10) :39-40.

供水泵站主泵房设计实例 篇5

本工程供水泵房设计容量应达到1.6万立方米/日。

2扬程 (H)

扬程H=清水池最低水位与入网点高程的差+入网点自由水压+水厂内管路损失, 泵房地面高程962.0m, 假定水厂内管路损失为2.0m。

入网点高程为961.0m, 最高工况时自由水压为37.288m, 最高+消防工况时自由水压为36.555m, 事故工况时自由水压为40.500m, 由此计算清水池不同水位时的水泵扬程。

3 流量 (Q)

新水厂的设计供水量为1.6 万立方米/日, 日变化系数取1.5。则:

(1) 最高工况:Q= (16000×1000×1.5) ÷24÷3600=277.78L/s

(2) 最高+消防工况:Q=277.78+45=322.78L/s

(3) 事故工况:Q=277.78×70%=194.45L/s

计算得出:在清水池达到最高水位时, 三种工况时的水泵扬程分别为36.459m、35.726m、39.671m;清水池为设计水位时, 三种工况时的水泵扬程分别为37.313m、37.941m、41.783m;清水池为最低水位时, 三种工况时的水泵扬程分别为38.167m、40.155m、43.895m。

4 水泵选型及组合方式

通过查《Sh型双吸离心泵性能曲线图、表》选择以下泵型及组合, 方案一:选择8 台型号为6Sh-9A的水泵;方案二:选择5 台型号为8Sh-13 的水泵。其中, 所选用的水泵均为1 台备用。对所选水泵进行方案比选, 所得结论如下:

方案一:水泵组合流量及扬程满足要求, 单机容量基本符合, 吸上真空高度值较大, 运行效率较低。水泵台数较多, 会加大泵房尺寸, 且不便管理, 维修费用较高。方案二:水泵台数适当, 流量搭配及扬程均满足设计要求, 单机功率适宜, 机组运行效率较高, 均处于高效区段, 整体符合设计要求, 且管理方便, 经济合理。由此得出, 方案二最优, 既能满足设计要求, 又经济合理。因此泵站采用5 台8Sh-13 型水泵, 其中一台备用。

5 水泵初定安装高程

6 进、出水管设计

进、出水管径:泵房的进水管即清水池的出水管, 共4 根, 管径按最高日最高时用水量、设计流速1.0m/s计算。最高日最高时流量Q=0.278m3/s

7 主泵房平面、高度

主泵房采用半地下干室型泵房, 地板和侧墙都用钢筋混凝土浇成整体, 带底座的8Sh-13 型水泵尺寸为1698.0mm×550mm, 配套电动机型号为Y250M-2。

主泵房内机组以单行横向形式排列, 主泵房基础尺寸为24000mm×6900mm, 进水侧水泵基础与墙壁净距5.4m, 出水侧水泵基础与墙壁净距3.6m, 基础与两边侧墙的净距为2.981m, 基础间净距为1.5m。

(1) 泵房尺寸

泵间距采用1.45m, 电动机靠墙一侧与墙净距1.2m, 水泵靠墙一侧与墙净距1.3m, 在泵房东侧设检修间, 宽度取3.6m。因此泵房长20.4m。

为管理检修方便, 泵房宽度取9m, 在泵房横向山墙设两根挡风柱, 柱距为3m。取标准柱间距5.1m, 共4 个开间, 5 根柱子, 柱子尺寸取为400mm×400mm, 泵房内的主要走道宽度取1.5m。

(2) 主泵房高度

假定地面高程为0.00, 则计算得泵房相对地面的特征高程值:底板上缘-3.50m, 底板下缘-3.90m, 吸水管轴线-3.01m, 出水管轴线-3.015m, 检修间地面线0.5m, 大梁下缘4.64m, 大梁上缘5.24m。

8 管路损失计算

将各部分管路的沿程水头损失系数以及用到的各种阀件的局部水头损失系数求解, 进而求出相应的总水头损失。管路沿程损失阻力系数S沿:S沿=10.293n2L/D5.33;管路局部损失阻力系数S局:S局=0.08262ξ/D4;管路损失计算hf=SQ2 (S包括沿程阻力参数和局部阻力参数) 。

9水泵工作点校核

(1) 流量校核

根据计算可知, 各工况水位下均能满足相应所需流量, 且流量均有富余, 此时可以考虑对一台或两台泵进行变频调节, 使流量达到设计要求。

(2) 扬程校核

经计算得出, 各工况时相应扬程与初选泵型时计算的扬程基本吻合, 因此说明泵型选的比较合理。

(3) 功率校核

计算各工况下的功率, 电动机功率均能满足其要求, 基本稳定, 均在40k W左右, 不会造成超载和欠载。

(4) 效率校核

计算可知, 机组效率基本在80%以上, 属于高效运行, 能够充分利用能量, 满足设计要求。

参考文献

[1]马太玲.水泵及水泵站[M].北京:中国水利水电出版社, 2004.

供水泵站水泵节能改造技术及效益 篇6

1.1 数据采集及分析

(1) 数据分析对于机泵节能降效改造有着非常重要作用;对机组运行相关数据进行采集, 如电机电流、功率、管网压力、流量等数据采集, 有条件情况下, 首要采用PLC数据采集, 方便提取相关数据, 并分析离心泵运转相关曲线, 计算各机组的配水电耗等数据。

(2) 对症下药:通过数据分析, 找出主要问题改善方法, 做对比方案分析, 并考虑经济成本, 改造难度, 节能效果等等因素。

1.2 提升水泵的运转效率

不同型号的水泵有着不同的运转效率, 例如:双吸离心式水泵的运转效率通常在80%-85%, 然而, 在实际工作时, 很容易出现水泵配置不合理, 无法同现实工况有效配合等现象, 通常会导致水泵运转的工况点远离高效区, 使得水泵潜在的运转能力得不到充分发挥, 影响其工作效率。经过实践分析表明:一些水泵在实际运转时效率仅达到设计标准的一半。对此可以选择下面解决对策:

(1) 切削叶轮。可以从水泵的叶轮入手, 适度地加以切削, 从而优化其性能, 以此来提升其运转效率。然而, 叶轮切削模式的使用方法的利用条件相对有限, 一般适合水泵运转所在地叶轮切削程度最高的范围内, 同时比转速也会影响离心泵的最大切削量。

(2) 调换水泵。如果水泵工作的地方距离高效区较远, 就不适合选择叶轮切削模式, 取而代之是要科学地更换水泵, 根据工况需求来进行适应性选择, 以此来确保水泵运转效率, 从而获得良好的经济效益。

1.3 安装调速水泵

离心式水泵通常适合工业用水、居民日常供水的服务, 水泵的特性曲线和供水管道的阻力曲线交叉处的工程概况会在很大程度上影响离心式水泵的输出特性。

为了达到节能经济的目的, 一边可以选择具有变频调速功能的电动机, 依靠其科学调整水泵的运转速率, 从而使水泵灵活适应不同的工况。水泵的功率消耗会随着其转速的降低而降低, 从而节省更多的能源, 实践证明在变频器的帮助下, 节电率达到20%-50%。

1.4 注重设备的维护

一般来说, 根据实际使用情况, 定期对水泵机组维护保养工作, 更换轴承润滑油, 打开水泵盖检查叶轮气蚀情况, 轴套磨蚀情况。

(1) 泵叶气蚀严重情况:找出气蚀原因, 并对叶轮进行修补, 可在叶轮表面选用涂环氧树脂或合金粉末喷涂等方法修补。

(2) 更换水泵填料:用泥状软填料代替石墨盘根和碳纤维盘根, 减少维修率, 保护水泵轴寿命, 密封泵轴, 减少汽蚀现象。

1.5 优选水泵节能改造策略

(1) 首选用国家节能产品, 淘汰高效能电机、水泵、阀门。

(2) 一些生产制造企业, 由于生产, 需要较高的供水水压, 而且一日之内水体需求变化程度也较大, 这样就对供水泵站提出了新的要求, 可以调整变频设备数量, 在此基础上来科学掌控阀门开度, 最终达到水压调节的目的。这样不仅能够满足企业的用水需求, 也能达到节能降耗的目的。

(3) 如果水泵处于非调速运转状态, 同时, 其工作所在地同设计的规定出入很大, 而且也无法通过采用其他方法来优化其运转效率, 此时, 可以考虑调换新的水泵。相反, 如果水泵机组的工作地点, 同设计的规定出入不大, 则不必调换水泵, 试着进行优化处理, 一般可以选择叶轮切削法, 以此来调整其运行曲线, 从而提升其运转效率。通常来说, 此时水泵的性能不会发生变化, 而是其性能参数出现了一定程度的优化, 所以, 这种方法适合用在离心水泵。

2 改造实际例子分析

某地级市供水厂, 泵站中配置了5个离心水泵, 其中有四个20sh-9A水泵的扬程达到500千帕, 额定流量达到1960立方米/小时, 所安装的电机, 功率达到400千瓦, 转速也达到970圈/分。额外的另一台中内部设置了变频调节设备, 发挥系统调压功能, 其扬程达到440千帕, 额定流量仅为1300立方米/小时, 所选择的电机功率达到220千瓦, 转速达到1500圈/分。

总体上, 这样的泵站水泵配置能够满足整个城区的供水服务, 城区内部的用水需求也基本得到了满足, 然而, 经过长时间观察供水资料信息可以看到, 该供水厂供水压一般达到0.36兆帕, 水泵运转过程中, 其设计的扬程却未得到充分利用, 实际所用扬程仅为67%。这样的运行扬程导致了水泵无法有效运行, 进而水泵的运行效率低下。

2.1 优化与改造方案

(1) 叶轮切削方案。依靠原有的水泵叶轮, 参照切削规律和原理, 并结合泵房的现实工作水平, 以及供水实际需要的扬程、流量以及所需功率等等, 来科学切削水泵叶轮, 从而达到水体有效供应与供应量调节的各种需求。

因为该供水单位泵站所选的水泵为20sh-9A型, 其比转数为90, 同时已经被切削了一环, 在此基础上继续切削, 那么其扬程则要达到0.42兆帕。

经过专业的叶轮切削技术指导, 实行切削改造后, 水泵运转效率显著提高, 而且其运转中的负载也急剧下降, 防止了超载问题, 电机运转也得到极大的优化和提高。然而, 这也使得水泵供水能力受到不良影响, 同初始状态对比起来, 流量有所下降, 下降幅度达到5%。而且这种方法所适用的范围十分有限, 仅仅可以优化并改善水泵的性能参数。

(2) 换新型号的水泵。将原来的水泵替换掉, 换成KBS50-500的型号, 实际的参数为3150立方米/小时, 扬程达到0.38MPa, 电机功率达到400千瓦。

经过计算得出:P有效=317千瓦,

P轴功率=360千瓦

一般来说, 在不考虑额外损失的前提下, 电机输出功率和水泵轴功率大体相当, 这样就可以得出:水泵实际工作时的功率392千瓦, 小于400千瓦, 达到了电机功率的要求。

2.2 方案的对比

这两类方案都有不同的优势和劣势, 叶轮切削无需投入大量资金, 然而, 却达不到预期的节能效果, 水泵只是性能参数发生变化, 然而, 从根本上来看水泵的性能依然未达到改变, 无法满足高效节能工作的效果。

第二种方法更换新的水泵, 这种方法通常需要大量的资金投入, 而且需要一个系统、有条理的施工程序, 其周期也较长, 然而, 水泵型号经过调整更换以后, 水泵的运转效率得到了充分提高, 也达到了最佳的节能减耗效果, 值得深入研究和长远发展。综合对比看来, 由于更换水泵型号能够达到预期的节能效果, 其运转效率能够得到有效提高, 相比之下, 更适合考虑调换新型号的水泵。

2.3 节能改造的结果

通过对其中两台水泵型号的调换, KBS50-500型号的水泵, 其固定设计的流量为3150立方米/小时, 扬程达到0.38MPa, 经历了一段时间的运转与使用, 最终的工作运转信息如下表:

经过调整水泵型号, 最终得到的水泵运转工作效率:

经过水泵型号调换的节能改造后, 能够维护管网0.34兆帕的压力不变, 此时水泵的供水量显著提高, 上升至3350立方米/小时, 其供水量也得到了显著提升, 提升效率达到20%, 水泵运转效率也急剧提高, 同未改造前相比, 效率提高了20%。

总的看来, 经过水泵型号调换的节能改造后, 水泵的耗电量明显减少, 对应所缴纳的电费也减少, 经过总的分析和计算, 水泵的电能年节省量得到了将近64000000千瓦.时/台。

3 节能改造的效果分析

经过一年时间内一系列的水泵节能优化改造, 水泵的耗电量显著下降, 电费成本明显降低, 供水企业的供水成本得到了控制, 总体来看企业收获了较高的经济回报。正是由于这种试验性改造收到了较好效果, 该自来水公司决定扩大改造规模, 逐步实现厂内供水设备的全面改造、升级, 最终受到节能、降耗、控制成本的理想效果。

4 总结

供水泵站水泵节能改造是十分必要的, 水泵的耗电量高低关系到供水单位的经济效益, 影响到供水经济收益。通常来说, 城市建设规模较大、速度较快, 而且项目建设变数较多、变化较大, 这样就无法有效预测、分析其所需的供水量, 从而可能出现水泵扬程得不到充分利用, 造成巨大的资源浪费现象, 必须加强对水泵的节能改造, 从而确保水泵的工作效率和效益。

参考文献

[1]毛正孝, 赵友君.泵与风机[M].北京:中国电力出版社, 1999.