1、城市给水泵站的改造与节能技术分析【摘要】：伴随我国城市居民的增多，其生活用水量逐渐加大，给水泵站机泵的耗电占到了整个供水系统耗电的 95%98%，给水泵站的改造与节能设计迫在眉睫。本文作者结合自己从事的项目实例，详细分析了城市给水泵站的改造及节能方法，可为后期类似工程提供数据支持和技术参考。 【关键词】：给水泵站节能设计节能改造 中图分类号：TB495 文献标识码： A 前言 给水泵站是供水系统中的能耗大户，因此泵站的节能在城市供水行业降低生产成本、提高经济效益中的地位显得十分重要。在城市供水生活用电中，水泵机组用电占总耗电的 95%98%，约占整个制水成本的 40%。因此在泵站设计过程中，要
2、最大限度地降低水泵机组的能耗，在建设节约型社会的大环境中，泵站节能具有十分重要的意义。 给水泵站的节能设计 在常规设计中，水泵的型号都是根据工程中最不利工况选定的，即按最大设计流量和扬程选定。在泵站系统实际运行时，用户用水量往往都是随机变化的 ,在绝大多数时间里其流量都小于最大流量。按离心泵的性能曲线特征来说，随着水泵出水量的调小，其扬程都有不同程度的提高，所以水泵常处在扬程过剩状态，这部分过剩扬程就造成不必要的能量浪费。在夜间，由于用户用水量急剧减少使供水管网压力升高，会造成爆管的现象，同时也增加了管网的漏损，浪费了大量水源。根据管网供水压力变化，适时、恰当地调整水泵的转速，既能保持既定的供
3、水压力，又能满足供水量变化的要求。 水泵的选型时泵站节能的基础。水泵选型依据，应根据工艺流程，给排水要求，从五个方面加以考虑，既液体输送量、装置扬程、液体性质、管路布置以及操作运转条件等。 1、流量是选水泵的重要性能数据之一，它直接关系到整个装置的的生产能力和输送能力。如设计院工艺设计中能算出泵正常、最小、最大三种流量。选择泵时，以最大流量为依据，兼顾正常流量，在没有最大流量时，通常可取正常流量的 1.1 倍作为最大流量。 2、装置系统所需的扬程是选水泵的又一重要性能数据，一般要用放大 5%-10%余量后扬程来选型。 3、液体性质，包括液体介质名称，物理性质，化学性质和其它性质，物理性质有温度
4、 c 密度 d，粘度 u，介质中固体颗粒直径和气体的含量等，这涉及到系统的扬程，有效气蚀余量计算和合适泵的类型：化学性质，主要指液体介质的化学腐蚀性和毒性，是选用泵材料和选用那一种轴封型式的重要依据。 4、装置系统的管路布置条件指的是送液高度送液距离送液走向，吸入侧最低液面，排出侧最高液面等一些数据和管道规格及其长度、材料、管件规格、数量等，以便进行系统扬程计算和汽蚀余量的校核。 5、操作条件的内容很多，如液体的操作 T 饱和蒸汽力 P、吸入侧压力 PS（绝对） 、排出侧容器压力 PZ、海拔高度、环境温度操作是间隙的还是连续的、水泵的位置是固定的还是可移的。 泵站中的吸、压水管及输水管管径的大
5、小对泵站节能也有较大影响。管径越大，水头损失就越小，泵站的运行费用就越低。但管径增大又会使管路的投资增加。因此必须根据泵站运行费用和管路投资之和为最小的原则来确定管径，此管称之为经济管径。 此外，泵站设计时，还应考虑电动机及配电系统的节能，其主要措施是选用高效的电动机。同时，还应考虑电机与水泵的容量配套问题。如果电机容量过大，负载太低，不仅会因为电机效率低而增加电线路和变压器的损耗。 三、给水泵站的节能运行与改造 取水泵站的流量一般是恒定，而扬程随着水源水位的变化而变化。因此，一般采用“恒流量变压力”的控制方式。可通过调速、切削叶轮等节能措施来达到此目的。对于水位变幅较大的取水泵站有时可考虑在
6、洪水位期间减少一台泵运行。 送水泵站的工况变化比取水泵站更频繁、更复杂。对于多泵站的城市输配水系统，各个送水泵站的流量和压力必须由供水企业的调度中心通过优化调度来决定，是随时变化的。但为了控制方便，目前常常采用”变流量恒压力”方式来控制泵的运行，要达到“变流恒压”的目的，常常通过泵的组合、调速来实现。 泵站改造的主要途径是，通过综合技术措施，对抽水装置和配套工程等进行优化，使得多年平均泵站效率达到最高。对于计划兴建的泵站，应按项目要求，做好可行性论证,根据建站条件,对站型结构、主机组选型、管道系统及进出水建筑物进行优化设计，使泵站建成后，既能充分满足灌溉排水要求，又能达到多年平均运行效率最高。
7、对于旧站改造，首先应对泵站进行测试,找出低效、高耗的原因,采用综合技术措施进行改造，主要技术措施有五种。 1、提高主泵运行效率：首先用泵站多年平均净扬程复核原泵选型，并用泵站最高与最低净扬程进行校核，再根据改造要求，确定对主泵进行调节、改造或更新。对于选型不当的离心泵或蜗壳式混流泵，若其基本性能尚好，可采用变速、变径调节，更换叶轮或更新主泵。对于可调叶片的轴流泵和导叶式混流泵，可采用变角、变速调节，或根据情况改造导叶、叶片或叶轮。通过上述措施使主泵达到多年平均运行效率最高。2、提高电动机运行效率：在节能改造中，应尽量使与主泵配套的电动机经常处于满负荷运行，一般应使负荷率 0.7，即电机的负荷
8、P应等于或大于主泵在多年平均净扬程情况下运行的轴功率 P2，乘以备用系数 K，亦即 PKP2(K1.051.25)。若电动机负荷率 0.5 时，由于其长期轻载运行，效率低,能耗高，运行费用大,应按主机组优化配套的要求,调整使用或更换。 3、减小管（流）道水力损失：管（流）道水力损失是影响泵站效率的又一重要因素。在节能改造中，应注意选择管（流）道经济管径，缩短管长，减少弯管，选用阻力系数小的管件，正确安装，使管（流）道、主泵及管件形成最优配合。实践证明，经优化配套的管路效率比原管道提高 1520，甚至更多。 4、减小进出水池水头损失：泵站进出水池水位和流态的变化，将直接增加泵站能量损失。因此,在
9、节能改造时,应合理确定泵站前池、进出水池的结构尺寸，改善主泵吸水性能，防止池内产生旋涡、回流，减小水流通过拦污栅的水头损失。 5、提高科学管理水平：加强技术管理，使泵站机电设备和配套工程经常处于完好的技术状态。在排灌作业时，应从泵站工程系统的全局出发，合理确定机组的开机台数与顺序，进行枢纽与灌排区渠系及其建筑物优化调度，以达到经济运行，提高泵站效率的目的。 三、结语 泵站的节能设计、节能运行和改造两个方面作用不同，相辅相成，缺一不可。而如何提高水泵的节能效果还有很多方面，如：怎样用新标准选高效泵和电动机，它们的可靠性是否按国际产品惯例，可达到什么程度，安装质量为什么影响能耗和可靠性、如何保障安装质量，滑动轴承在告诉泵的决定作用及高速泵在热电厂用泵的节能作用，调速措施的效率、不足及其预防等等，只有全面地认识到这些方面才能从根本提高水泵的节能效果。 【参考文献】 1.教材泵与泵站 ，第五版，中国建筑工业出版社 2.科技情报开发与经济2004 年 07 期 3现代泵理论与设计关醒凡等，中国宇航出版社
