淺析二級泵站中水泵的調(diào)速節(jié)能|最新資料

摘要：在自來水成本中，電耗是大頭；因此，要想降低自來水成本，節(jié)能是關(guān)鍵。本文對二級泵站的幾種運(yùn)行方式（定速運(yùn)行，變速恒壓運(yùn)行，變速變壓運(yùn)行），從能量消耗的角度上進(jìn)行分析，并指出了各運(yùn)行方式的適用場合,同時探討了二級泵站中水泵的一些節(jié)能運(yùn)行方式。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前水泵電耗約占全國總用電量的20%。在自來水廠中，泵房運(yùn)行費(fèi)占水廠制水成本的50%以上，而同時，二級泵站又有巨大的節(jié)能潛力。因此，恰當(dāng)調(diào)整傳統(tǒng)的供水方式，采取最大限度的節(jié)能措施，不僅能帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且還會產(chǎn)生巨大的社會效益。

水廠機(jī)泵的選型,一般是按城市最高日.最大時的需水量來確定的，但管網(wǎng)供水顯然不是恒定流量，因此在大部分時段里機(jī)泵都處于低負(fù)荷運(yùn)行。水泵的特性曲線方程為：H=HX--SXQ2 而管道的特性曲線方程為：H=HST + ∑SQ2

式中 H------水泵的實(shí)際揚(yáng)程 Q------水泵的實(shí)際出水量

HX------水泵在Q=0時所產(chǎn)生的虛總揚(yáng)程

SX------泵體內(nèi)虛阻耗系數(shù) HST------水泵靜揚(yáng)程

S------代表長度及直徑已定的管道的沿程與局部阻力之和的系數(shù)

水泵裝置的工況點(diǎn)是指水泵供給水的總比能與管道所要求的總比能相等的那個點(diǎn)，也即為水泵特性曲線與管道特性曲線的交點(diǎn)。當(dāng)曲線改變時，工況點(diǎn)就會轉(zhuǎn)移。二級泵站傳統(tǒng)的運(yùn)行方式是進(jìn)行臺數(shù)的切換水泵恒速運(yùn)行；目前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，變速運(yùn)行正成為發(fā)展的趨勢（其中，變頻調(diào)速是其主要方式）。變速調(diào)節(jié)主要有二種運(yùn)行方式：①恒壓變流量運(yùn)行方式②變壓變流量運(yùn)行方式。下面，我們從能量消耗的角度上來分析恒速運(yùn)行與變速運(yùn)行的效果。

1 恒速運(yùn)行
恒速運(yùn)行時的特性曲線如左圖所示。從圖上可知，當(dāng)管網(wǎng)中的流量從Q1降為Q2時，水泵的供水壓力將從設(shè)計(jì)供水壓力H0升高至H1，理論上水泵此時需要消耗功率為Q2*H1，但從圖上管網(wǎng)特性曲線分析，此時管網(wǎng)瞬時需要消耗功率為Q2*H2，水泵多消耗的功率Q2*H1-Q2*H2實(shí)際上是管網(wǎng)壓力升高而無效地消耗于管網(wǎng)之中。在水廠實(shí)際運(yùn)行中我們常見的就是通過調(diào)節(jié)閥門的開啟度來調(diào)節(jié)流量，即通過增大管網(wǎng)的阻力來平衡水泵的工況（使管道特性曲線變陡）。因?yàn)楣芫W(wǎng)的用水量是每時每刻都在變化的，而二級泵站的分級也是有限的，靠水泵臺數(shù)的切換是不現(xiàn)實(shí)的，所以常采用閘閥節(jié)流措施。雖然使用閘閥節(jié)流，水泵的軸功率會隨著流量的減少而減少，且操作方便易行，但從經(jīng)濟(jì)上看，節(jié)流調(diào)節(jié)很明顯是用消耗水泵的多余能量來維持一定的供水量；同時從效率曲線上可知，當(dāng)流量從Q1降到Q2時，水泵的效率也相應(yīng)地從ηA降低到ηB。

2 變速運(yùn)行
變速運(yùn)行主要有以下兩種運(yùn)行方式:
⑴ 恒壓變流量運(yùn)行
恒壓運(yùn)行時的特性曲線如左圖所示，當(dāng)管網(wǎng)中的流量從設(shè)計(jì)流量Q1降為Q2時，壓力保持不變（恒為H0），由于水泵采用變頻調(diào)速，即有原來的滿轉(zhuǎn)速n變?yōu)閚1，如圖紅線所示。理論上此時水泵需要消耗功率為Q2*H0，雖然小于恒速運(yùn)行時的消耗功率Q2*H1，但仍大于管網(wǎng)此時需要的消耗功率Q2*H2。因此，為了平衡水泵的工況點(diǎn)，也只好采用單閘節(jié)流措施，同恒速運(yùn)行時一樣，多消耗的功率（Q2*H0—Q2*H2）仍然是無效地消耗于管網(wǎng)之中。但從效率特性曲線圖可知，采用變速運(yùn)行水泵的效率提高了（由ηA提高到ηB，C點(diǎn)為D點(diǎn)的等效點(diǎn)）；且這種運(yùn)行方式供水品質(zhì)優(yōu)良，可在任何情況下同時滿足全網(wǎng)各用戶對供水的流量與揚(yáng)程的不同要求。