浅析二级泵站中水泵的调速节能|最新资料

摘要：在自来水成本中，电耗是大头；因此，要想降低自来水成本，节能是关键。本文对二级泵站的几种运行方式（定速运行，变速恒压运行，变速变压运行），从能量消耗的角度上进行分析，并指出了各运行方式的适用场合,同时探讨了二级泵站中水泵的一些节能运行方式。

据统计，目前水泵电耗约占全国总用电量的20%。在自来水厂中，泵房运行费占水厂制水成本的50%以上，而同时，二级泵站又有巨大的节能潜力。因此，恰当调整传统的供水方式，采取最大限度的节能措施，不仅能带来巨大的经济效益，而且还会产生巨大的社会效益。

水厂机泵的选型,一般是按城市最高日.最大时的需水量来确定的，但管网供水显然不是恒定流量，因此在大部分时段里机泵都处于低负荷运行。水泵的特性曲线方程为：H=HX--SXQ2 而管道的特性曲线方程为：H=HST + ∑SQ2

式中 H------水泵的实际扬程 Q------水泵的实际出水量

HX------水泵在Q=0时所产生的虚总扬程

SX------泵体内虚阻耗系数 HST------水泵静扬程

S------代表长度及直径已定的管道的沿程与局部阻力之和的系数

水泵装置的工况点是指水泵供给水的总比能与管道所要求的总比能相等的那个点，也即为水泵特性曲线与管道特性曲线的交点。当曲线改变时，工况点就会转移。二级泵站传统的运行方式是进行台数的切换水泵恒速运行；目前，随着科学技术的发展，变速运行正成为发展的趋势（其中，变频调速是其主要方式）。变速调节主要有二种运行方式：①恒压变流量运行方式②变压变流量运行方式。下面，我们从能量消耗的角度上来分析恒速运行与变速运行的效果。

1 恒速运行
恒速运行时的特性曲线如左图所示。从图上可知，当管网中的流量从Q1降为Q2时，水泵的供水压力将从设计供水压力H0升高至H1，理论上水泵此时需要消耗功率为Q2*H1，但从图上管网特性曲线分析，此时管网瞬时需要消耗功率为Q2*H2，水泵多消耗的功率Q2*H1-Q2*H2实际上是管网压力升高而无效地消耗于管网之中。在水厂实际运行中我们常见的就是通过调节阀门的开启度来调节流量，即通过增大管网的阻力来平衡水泵的工况（使管道特性曲线变陡）。因为管网的用水量是每时每刻都在变化的，而二级泵站的分级也是有限的，靠水泵台数的切换是不现实的，所以常采用闸阀节流措施。虽然使用闸阀节流，水泵的轴功率会随着流量的减少而减少，且操作方便易行，但从经济上看，节流调节很明显是用消耗水泵的多余能量来维持一定的供水量；同时从效率曲线上可知，当流量从Q1降到Q2时，水泵的效率也相应地从ηA降低到ηB。

2 变速运行
变速运行主要有以下两种运行方式:
⑴ 恒压变流量运行
恒压运行时的特性曲线如左图所示，当管网中的流量从设计流量Q1降为Q2时，压力保持不变（恒为H0），由于水泵采用变频调速，即有原来的满转速n变为n1，如图红线所示。理论上此时水泵需要消耗功率为Q2*H0，虽然小于恒速运行时的消耗功率Q2*H1，但仍大于管网此时需要的消耗功率Q2*H2。因此，为了平衡水泵的工况点，也只好采用单闸节流措施，同恒速运行时一样，多消耗的功率（Q2*H0—Q2*H2）仍然是无效地消耗于管网之中。但从效率特性曲线图可知，采用变速运行水泵的效率提高了（由ηA提高到ηB，C点为D点的等效点）；且这种运行方式供水品质优良，可在任何情况下同时满足全网各用户对供水的流量与扬程的不同要求。