探討已建泵站水泵運(yùn)行效率提高途徑

摘要：本文簡要介紹了供水公司的基礎(chǔ)情況，并提出了已建泵站水泵運(yùn)行效率提高途徑：情況調(diào)查、改造措施。改造措施具體包括：更新水泵、葉輪切削、調(diào)整調(diào)度方式、注意事項(xiàng)，總結(jié)改造效果，以此提升水泵運(yùn)行的綜合效率，達(dá)成水泵運(yùn)行成本的優(yōu)化目標(biāo)，完成供水任務(wù)。

關(guān)鍵詞：水泵;葉輪;增壓泵

引言：自來水在輸送與分配期間，給水泵站作為其中較為關(guān)鍵的組成元素，如若泵站系統(tǒng)發(fā)生故障，直接影響著整體系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。與此同時(shí)給水泵站在完成水資源輸送與分配期間，需大量能量予以支持，其中水泵環(huán)節(jié)耗能較大。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段，水泵運(yùn)行效率普遍較為低下，造成能耗增加問題，亟需解決。

1 供水公司概況

針對(duì)某供水公司的水泵運(yùn)行能力，開展性能測(cè)試，借助曲線測(cè)試儀完成。依據(jù)測(cè)試儀獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)予以分析，基于供水公司內(nèi)部管網(wǎng)供水系統(tǒng)具有的復(fù)雜性，造成水泵運(yùn)行能力相應(yīng)發(fā)生變化，獲知供水公司的整體情況：

1. 水泵運(yùn)行效率不足50%，占比水泵運(yùn)行總數(shù)的22.6%;
2. 水泵運(yùn)行效率不足60%，占比水泵運(yùn)行總數(shù)的22.6%;
3. 水泵運(yùn)行效率不足70%，占比水泵運(yùn)行總數(shù)的22.6%;
4. 水泵運(yùn)行效率不足80%，占比水泵運(yùn)行總數(shù)的29.0%;
5. 水泵運(yùn)行效率高于80%，占比水泵運(yùn)行總數(shù)的3.2%;

有數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：僅有3.2%的水泵運(yùn)行效率高于80%，其他水泵運(yùn)行效率均不理想。

增壓泵運(yùn)行效率較差，具體表現(xiàn)為：

1. 增壓泵運(yùn)行效率不足60%，占比增壓泵運(yùn)行總數(shù)的85.7%，其余14.3%為水庫泵。由此發(fā)現(xiàn)：水庫泵相比于增壓泵，前者運(yùn)行效率較高。
2. 增壓泵運(yùn)行效率高于60%，占比增壓泵運(yùn)行總數(shù)的35.3%，其余64.7%為水庫泵。由此確定：水庫泵運(yùn)行效率較為理想，增壓泵運(yùn)行能力亟需改善。

2 已建泵站水泵運(yùn)行效率提高途徑

2.1 已建泵站水泵運(yùn)行情況調(diào)查

依據(jù)上述檢測(cè)數(shù)據(jù)，分析已建泵站水泵實(shí)際運(yùn)行情況：

（1）水泵運(yùn)行設(shè)備年久失修，引起水泵系統(tǒng)中較為嚴(yán)重的磨損問題，使其運(yùn)行效率不理想。

（2）水泵運(yùn)行工況的客觀條件，比如增壓泵運(yùn)行狀態(tài)不佳，引起水泵源動(dòng)力不足，造成水泵運(yùn)行效率不理想問題。基于增壓泵借助管網(wǎng)實(shí)現(xiàn)取水目標(biāo)，在地區(qū)管網(wǎng)服務(wù)壓力、供水需求等因素的共同作用下，水泵運(yùn)行狀態(tài)受到一定影響。如若泵站所處區(qū)域的管網(wǎng)壓力條件較高，相應(yīng)引起增壓泵運(yùn)行壓力加大，水泵出口壓力尚未有效提升，造成增壓泵與水泵兩者之間失衡問題。基于單臺(tái)增壓泵有限的運(yùn)行能力，難以與管網(wǎng)特性相匹配，造成水泵運(yùn)行效率不佳問題。如若選擇兩臺(tái)增壓泵共同運(yùn)行，有助于緩解其與水泵之間存在的失衡問題，給予水泵良好的動(dòng)力支持，使其穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)^[1]。

（3）水泵設(shè)計(jì)與型號(hào)選擇。泵站設(shè)計(jì)初期，水泵型號(hào)的選擇應(yīng)盡可能地順應(yīng)工況最大值的相關(guān)運(yùn)行需求，即順應(yīng)供水對(duì)象相關(guān)供水要求，表現(xiàn)在最大水徑流、最高水流壓力兩個(gè)方面。然而，以某地區(qū)全年供水情況為參考依據(jù)，其發(fā)生最大工況的情況較少，大部分時(shí)間發(fā)生的用水量，均未超過最大工況設(shè)定范圍。由此可知：依據(jù)工況情況確定水泵設(shè)計(jì)方案，難以規(guī)避水泵運(yùn)行效率低下的問題，造成泵站資源與能量的過度浪費(fèi)。

2.2 已建泵站水泵運(yùn)行改造措施

2.2.1 更新水泵

將大部分泵站作為改造目標(biāo)，以此提升泵站的運(yùn)行能力。改造方案中，應(yīng)以水泵選型方面為切入點(diǎn)，依據(jù)管網(wǎng)的真實(shí)運(yùn)行特點(diǎn)、往期實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)等因素，予以綜合分析，便于確定較為適宜的水泵屬性，比如流量參數(shù)、功率等，保障水泵具有節(jié)能高效運(yùn)行能力，以此改善現(xiàn)階段的運(yùn)行狀況。

2.2.2 葉輪切削

泵站作為改造規(guī)劃的重點(diǎn)項(xiàng)目，改造時(shí)間具有延后性，未改造期間尚有至少1年周期。依據(jù)現(xiàn)有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，采取的應(yīng)對(duì)措施為：葉輪切削，以此適當(dāng)改善水泵工況，使其盡可能地獲取高效運(yùn)行能力。葉輪切削作業(yè)，相應(yīng)發(fā)生水泵各參數(shù)變化，具體表現(xiàn)為水流量Q、揚(yáng)程H、運(yùn)行功率N，葉輪半徑D，其間存在相互關(guān)系為：Q/Q1=D/D1;H/H1={D/D1}²;N/N1={D/D1}³。

2.2.3 調(diào)整調(diào)度方式

在保障管網(wǎng)壓力符合要求的基礎(chǔ)上，保障水泵運(yùn)行能力，將兩者結(jié)合作為考量因素，發(fā)揮合理調(diào)度的綜合效益，以此增強(qiáng)水泵整體的運(yùn)行能力。例如，增壓泵站供水量受季節(jié)因素的影響，在夏季時(shí)供水表現(xiàn)在高峰時(shí)，應(yīng)配置兩臺(tái)增壓泵共同運(yùn)行，保障水泵運(yùn)行能力;其他季節(jié)，供水量相對(duì)較少，一臺(tái)增壓泵即可滿足水泵運(yùn)行需求，機(jī)泵運(yùn)行效率普遍較低。為此，調(diào)度工作應(yīng)結(jié)合地區(qū)季節(jié)等客觀因素條件，開展科學(xué)化水資源調(diào)度工作，保障水資源處于合理的利用狀態(tài)，減少水資源浪費(fèi)事件發(fā)生。

2.3 需要注意的事項(xiàng)

（1）依據(jù)供水管網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用水量，綜合確定水泵流量參數(shù)，以此保障水泵運(yùn)行能力符合實(shí)際用水需求。依據(jù)已有的水資源應(yīng)用資料，結(jié)合水廠的改造進(jìn)度，開展水量需求分析，以此提升水泵流量參數(shù)設(shè)計(jì)的適用性。

（2）依據(jù)管網(wǎng)壓力的實(shí)際變化趨勢(shì)，以及過往泵站運(yùn)行期間發(fā)生揚(yáng)程動(dòng)態(tài)變化，以此綜合確定水泵揚(yáng)程的設(shè)計(jì)方式，保障水泵具有較為適宜的運(yùn)行能力。

（3）水泵型號(hào)確定時(shí)，應(yīng)參考節(jié)能減排、生態(tài)環(huán)保等理念，發(fā)揮水泵改造的綜合效應(yīng)，踐行生態(tài)發(fā)展的綜合理念。例如相同流量與揚(yáng)程規(guī)格時(shí)，水泵在其信號(hào)存在差異時(shí)，引起其功率發(fā)生變化，耗能效果存在差別^[2]。

2.4 改造效果

某泵站設(shè)有水泵五組，其中增壓泵為三臺(tái)，水庫泵為2臺(tái)。依據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料可知：此泵站運(yùn)行的水庫泵，每年揚(yáng)程的平均數(shù)值為29.1米;增壓泵運(yùn)行期間，產(chǎn)生的年均揚(yáng)程參數(shù)為8.9米。在開展泵站改造期間，其方案確定，具體參考的因素有：

劃分年限設(shè)定為n，改造參考因素為：

n年前：水庫泵日常運(yùn)行數(shù)據(jù)為每小時(shí)3938立方米，揚(yáng)程為19.92米;增壓泵運(yùn)行數(shù)據(jù)為每小時(shí)4330立方米，揚(yáng)程為3.11米;水庫泵調(diào)水運(yùn)行數(shù)據(jù)為每小時(shí)3722立方米，揚(yáng)程為24.39米;增壓泵調(diào)水?dāng)?shù)據(jù)為每小時(shí)4331立方米，揚(yáng)程為3.10米。

n年后：水庫泵日常運(yùn)行數(shù)據(jù)為每小時(shí)6702立方米，揚(yáng)程為29.83米;增壓泵運(yùn)行數(shù)據(jù)為每小時(shí)7560立方米，揚(yáng)程為13.59米;水庫泵調(diào)水運(yùn)行數(shù)據(jù)為每小時(shí)6076立方米，揚(yáng)程為33.83米;增壓泵調(diào)水?dāng)?shù)據(jù)為每小時(shí)7466立方米，揚(yáng)程為14.10米。

改造措施：此水泵在n年前期運(yùn)行期間，僅一臺(tái)水庫泵，水量每小時(shí)為3700立方米，揚(yáng)程參數(shù)最小值為20米;n年后期時(shí)水庫泵增至3臺(tái)、增壓泵為2臺(tái)，且同時(shí)運(yùn)行，水庫泵水量最小時(shí)每小時(shí)為1800立方米，揚(yáng)程最小值為30米。結(jié)合原有的泵站基礎(chǔ)條件，改造措施為提升原有五臺(tái)泵設(shè)備的運(yùn)行能力，保障泵站具有良好的運(yùn)行能力。

結(jié)論：綜上所述，在實(shí)際運(yùn)行期間，泵站以一個(gè)水庫泵為核心，增壓泵運(yùn)行次數(shù)較少，在較為特殊的環(huán)境下，比如向局部地區(qū)調(diào)度水資源時(shí)，同時(shí)運(yùn)行兩臺(tái)增壓泵，使其發(fā)揮運(yùn)行作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]周建新.探討已建泵站水泵運(yùn)行效率提高途徑[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2018，15（35）：15-16+18.

[2]李雪轉(zhuǎn)，吳爭兵.已建引黃泵站水泵運(yùn)行效率提高途徑研究[J].人民黃河，2018，40（05）：122-124.

作者簡介：廖昌果，（1974.10）男，單位：山東省調(diào)水工程運(yùn)行維護(hù)中心壽光管理站，長期從事泵站的檢修運(yùn)行管理，高級(jí)工程師，研究方向：泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。