供水泵站水泵節(jié)能改造技術(shù)及效益

伍健和

摘 要：自來水公司負(fù)責(zé)整個(gè)城市城區(qū)的供水工作，供水服務(wù)少不了水泵的支持，然而，從目前來看，水泵的電耗量較大，這樣無疑加大了供水成本，影響了供水企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。所以，必須加強(qiáng)對供水泵的節(jié)能改造，通過優(yōu)化水泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高其性能，調(diào)整水泵配置方式等來達(dá)到節(jié)能效果。本文分析了供水泵站水泵節(jié)能改造技術(shù)以及改造后的效果。

關(guān)鍵詞：供水泵站；水泵；節(jié)能改造；技術(shù)；效益

1 供水泵站的節(jié)能改造策略

1.1 數(shù)據(jù)采集及分析

（1）數(shù)據(jù)分析對于機(jī)泵節(jié)能降效改造有著非常重要作用；對機(jī)組運(yùn)行相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，如電機(jī)電流、功率、管網(wǎng)壓力、流量等數(shù)據(jù)采集，有條件情況下，首要采用PLC數(shù)據(jù)采集，方便提取相關(guān)數(shù)據(jù)，并分析離心泵運(yùn)轉(zhuǎn)相關(guān)曲線，計(jì)算各機(jī)組的配水電耗等數(shù)據(jù)。

（2）對癥下藥：通過數(shù)據(jù)分析，找出主要問題改善方法，做對比方案分析，并考慮經(jīng)濟(jì)成本，改造難度，節(jié)能效果等等因素。

1.2 提升水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)效率

不同型號的水泵有著不同的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，例如：雙吸離心式水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)效率通常在80%-85%，然而，在實(shí)際工作時(shí)，很容易出現(xiàn)水泵配置不合理，無法同現(xiàn)實(shí)工況有效配合等現(xiàn)象，通常會導(dǎo)致水泵運(yùn)轉(zhuǎn)的工況點(diǎn)遠(yuǎn)離高效區(qū)，使得水泵潛在的運(yùn)轉(zhuǎn)能力得不到充分發(fā)揮，影響其工作效率。經(jīng)過實(shí)踐分析表明：一些水泵在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)效率僅達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的一半。對此可以選擇下面解決對策：

（1）切削葉輪?？梢詮乃玫娜~輪入手，適度地加以切削，從而優(yōu)化其性能，以此來提升其運(yùn)轉(zhuǎn)效率。然而，葉輪切削模式的使用方法的利用條件相對有限，一般適合水泵運(yùn)轉(zhuǎn)所在地葉輪切削程度最高的范圍內(nèi)，同時(shí)比轉(zhuǎn)速也會影響離心泵的最大切削量。

（2）調(diào)換水泵。如果水泵工作的地方距離高效區(qū)較遠(yuǎn)，就不適合選擇葉輪切削模式，取而代之是要科學(xué)地更換水泵，根據(jù)工況需求來進(jìn)行適應(yīng)性選擇，以此來確保水泵運(yùn)轉(zhuǎn)效率，從而獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1.3 安裝調(diào)速水泵

離心式水泵通常適合工業(yè)用水、居民日常供水的服務(wù)，水泵的特性曲線和供水管道的阻力曲線交叉處的工程概況會在很大程度上影響離心式水泵的輸出特性。

為了達(dá)到節(jié)能經(jīng)濟(jì)的目的，一邊可以選擇具有變頻調(diào)速功能的電動(dòng)機(jī)，依靠其科學(xué)調(diào)整水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)速率，從而使水泵靈活適應(yīng)不同的工況。水泵的功率消耗會隨著其轉(zhuǎn)速的降低而降低，從而節(jié)省更多的能源，實(shí)踐證明在變頻器的幫助下，節(jié)電率達(dá)到20%-50%。

1.4 注重設(shè)備的維護(hù)

一般來說，根據(jù)實(shí)際使用情況，定期對水泵機(jī)組維護(hù)保養(yǎng)工作，更換軸承潤滑油，打開水泵蓋檢查葉輪氣蝕情況，軸套磨蝕情況。

（1）泵葉氣蝕嚴(yán)重情況：找出氣蝕原因，并對葉輪進(jìn)行修補(bǔ)，可在葉輪表面選用涂環(huán)氧樹脂或合金粉末噴涂等方法修補(bǔ)。

（2）更換水泵填料：用泥狀軟填料代替石墨盤根和碳纖維盤根，減少維修率，保護(hù)水泵軸壽命，密封泵軸，減少汽蝕現(xiàn)象。

1.5 優(yōu)選水泵節(jié)能改造策略

（1）首選用國家節(jié)能產(chǎn)品，淘汰高效能電機(jī)、水泵、閥門。

（2）一些生產(chǎn)制造企業(yè)，由于生產(chǎn)，需要較高的供水水壓，而且一日之內(nèi)水體需求變化程度也較大，這樣就對供水泵站提出了新的要求，可以調(diào)整變頻設(shè)備數(shù)量，在此基礎(chǔ)上來科學(xué)掌控閥門開度，最終達(dá)到水壓調(diào)節(jié)的目的。這樣不僅能夠滿足企業(yè)的用水需求，也能達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

（3）如果水泵處于非調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，同時(shí)，其工作所在地同設(shè)計(jì)的規(guī)定出入很大，而且也無法通過采用其他方法來優(yōu)化其運(yùn)轉(zhuǎn)效率，此時(shí)，可以考慮調(diào)換新的水泵。相反，如果水泵機(jī)組的工作地點(diǎn)，同設(shè)計(jì)的規(guī)定出入不大，則不必調(diào)換水泵，試著進(jìn)行優(yōu)化處理，一般可以選擇葉輪切削法，以此來調(diào)整其運(yùn)行曲線，從而提升其運(yùn)轉(zhuǎn)效率。通常來說，此時(shí)水泵的性能不會發(fā)生變化，而是其性能參數(shù)出現(xiàn)了一定程度的優(yōu)化，所以，這種方法適合用在離心水泵。

2 改造實(shí)際例子分析

某地級市供水廠，泵站中配置了5個(gè)離心水泵，其中有四個(gè)20sh-9A水泵的揚(yáng)程達(dá)到500千帕，額定流量達(dá)到1960立方米/小時(shí)，所安裝的電機(jī)，功率達(dá)到400千瓦，轉(zhuǎn)速也達(dá)到970圈/分。額外的另一臺中內(nèi)部設(shè)置了變頻調(diào)節(jié)設(shè)備，發(fā)揮系統(tǒng)調(diào)壓功能，其揚(yáng)程達(dá)到440千帕，額定流量僅為1300立方米/小時(shí)，所選擇的電機(jī)功率達(dá)到220千瓦，轉(zhuǎn)速達(dá)到1500圈/分。

總體上，這樣的泵站水泵配置能夠滿足整個(gè)城區(qū)的供水服務(wù)，城區(qū)內(nèi)部的用水需求也基本得到了滿足，然而，經(jīng)過長時(shí)間觀察供水資料信息可以看到，該供水廠供水壓一般達(dá)到0.36兆帕，水泵運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，其設(shè)計(jì)的揚(yáng)程卻未得到充分利用，實(shí)際所用揚(yáng)程僅為67%。這樣的運(yùn)行揚(yáng)程導(dǎo)致了水泵無法有效運(yùn)行，進(jìn)而水泵的運(yùn)行效率低下。

2.1 優(yōu)化與改造方案

（1）葉輪切削方案。依靠原有的水泵葉輪，參照切削規(guī)律和原理，并結(jié)合泵房的現(xiàn)實(shí)工作水平，以及供水實(shí)際需要的揚(yáng)程、流量以及所需功率等等，來科學(xué)切削水泵葉輪，從而達(dá)到水體有效供應(yīng)與供應(yīng)量調(diào)節(jié)的各種需求。

因?yàn)樵摴┧畣挝槐谜舅x的水泵為20sh-9A型，其比轉(zhuǎn)數(shù)為90，同時(shí)已經(jīng)被切削了一環(huán)，在此基礎(chǔ)上繼續(xù)切削，那么其揚(yáng)程則要達(dá)到0.42兆帕。

經(jīng)過專業(yè)的葉輪切削技術(shù)指導(dǎo)，實(shí)行切削改造后，水泵運(yùn)轉(zhuǎn)效率顯著提高，而且其運(yùn)轉(zhuǎn)中的負(fù)載也急劇下降，防止了超載問題，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)也得到極大的優(yōu)化和提高。然而，這也使得水泵供水能力受到不良影響，同初始狀態(tài)對比起來，流量有所下降，下降幅度達(dá)到5%。而且這種方法所適用的范圍十分有限，僅僅可以優(yōu)化并改善水泵的性能參數(shù)。

（2）換新型號的水泵。將原來的水泵替換掉，換成KBS50-500的型號，實(shí)際的參數(shù)為3150立方米/小時(shí)，揚(yáng)程達(dá)到0.38MPa，電機(jī)功率達(dá)到400千瓦。endprint

經(jīng)過計(jì)算得出：P有效 = 317千瓦，

η泵=0. 88

P軸功率=360 千瓦

一般來說，在不考慮額外損失的前提下，電機(jī)輸出功率和水泵軸功率大體相當(dāng)，這樣就可以得出：水泵實(shí)際工作時(shí)的功率392千瓦，小于400千瓦，達(dá)到了電機(jī)功率的要求。

2.2 方案的對比

這兩類方案都有不同的優(yōu)勢和劣勢，葉輪切削無需投入大量資金，然而，卻達(dá)不到預(yù)期的節(jié)能效果，水泵只是性能參數(shù)發(fā)生變化，然而，從根本上來看水泵的性能依然未達(dá)到改變，無法滿足高效節(jié)能工作的效果。

第二種方法更換新的水泵，這種方法通常需要大量的資金投入，而且需要一個(gè)系統(tǒng)、有條理的施工程序，其周期也較長，然而，水泵型號經(jīng)過調(diào)整更換以后，水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)效率得到了充分提高，也達(dá)到了最佳的節(jié)能減耗效果，值得深入研究和長遠(yuǎn)發(fā)展。綜合對比看來，由于更換水泵型號能夠達(dá)到預(yù)期的節(jié)能效果，其運(yùn)轉(zhuǎn)效率能夠得到有效提高，相比之下，更適合考慮調(diào)換新型號的水泵。

2.3 節(jié)能改造的結(jié)果

通過對其中兩臺水泵型號的調(diào)換，KBS50-500型號的水泵，其固定設(shè)計(jì)的流量為3150立方米/小時(shí)，揚(yáng)程達(dá)到0.38MPa，經(jīng)歷了一段時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)與使用，最終的工作運(yùn)轉(zhuǎn)信息如下表：

經(jīng)過調(diào)整水泵型號，最終得到的水泵運(yùn)轉(zhuǎn)工作效率：

經(jīng)過水泵型號調(diào)換的節(jié)能改造后，能夠維護(hù)管網(wǎng)0.34兆帕的壓力不變，此時(shí)水泵的供水量顯著提高，上升至3350立方米/小時(shí)，其供水量也得到了顯著提升，提升效率達(dá)到20%，水泵運(yùn)轉(zhuǎn)效率也急劇提高，同未改造前相比，效率提高了20%。

總的看來，經(jīng)過水泵型號調(diào)換的節(jié)能改造后，水泵的耗電量明顯減少，對應(yīng)所繳納的電費(fèi)也減少，經(jīng)過總的分析和計(jì)算，水泵的電能年節(jié)省量得到了將近64000000千瓦.時(shí)/臺。

3 節(jié)能改造的效果分析

經(jīng)過一年時(shí)間內(nèi)一系列的水泵節(jié)能優(yōu)化改造，水泵的耗電量顯著下降，電費(fèi)成本明顯降低，供水企業(yè)的供水成本得到了控制，總體來看企業(yè)收獲了較高的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。正是由于這種試驗(yàn)性改造收到了較好效果，該自來水公司決定擴(kuò)大改造規(guī)模，逐步實(shí)現(xiàn)廠內(nèi)供水設(shè)備的全面改造、升級，最終受到節(jié)能、降耗、控制成本的理想效果。

4 總結(jié)

供水泵站水泵節(jié)能改造是十分必要的，水泵的耗電量高低關(guān)系到供水單位的經(jīng)濟(jì)效益，影響到供水經(jīng)濟(jì)收益。通常來說，城市建設(shè)規(guī)模較大、速度較快，而且項(xiàng)目建設(shè)變數(shù)較多、變化較大，這樣就無法有效預(yù)測、分析其所需的供水量，從而可能出現(xiàn)水泵揚(yáng)程得不到充分利用，造成巨大的資源浪費(fèi)現(xiàn)象，必須加強(qiáng)對水泵的節(jié)能改造，從而確保水泵的工作效率和效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]毛正孝，趙友君.泵與風(fēng)機(jī)[M].北京：中國電力出版社，1999.

[2]韓安榮.通用變頻器及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.endprint