摘要：水泵電力消耗占水廠制水成本的30%--50%，如何降低電耗降低成本是ÿ個(gè)水廠致力研究的問題，本文通過具體的實(shí)例初步探討如何合理選配水泵，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
關(guān)鍵詞：水泵 合理選配 降耗
一、前言：
水泵是城市給水系統(tǒng)中最主要的耗能設(shè)備，根據(jù)對(duì)多個(gè)送水泵房中運(yùn)行水泵的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)水泵的實(shí)際運(yùn)行揚(yáng)程小于水泵的銘牌揚(yáng)程，有的甚至相差30％以上。因此導(dǎo)致了水泵運(yùn)行效率降低，能源浪費(fèi)嚴(yán)重，電機(jī)時(shí)常超負(fù)荷運(yùn)行，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因除市政基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)具有超前性、水量預(yù)測(cè)偏大以外，選泵方法不合理、水泵搭配不當(dāng)也是重要原因之一。
目前網(wǎng)大都為無(wú)水塔直供管網(wǎng)，現(xiàn)有規(guī)范規(guī)定按最高日最高時(shí)流量來計(jì)算揚(yáng)程選泵，而在最高時(shí)以外的絕大多數(shù)工況下，其所需揚(yáng)程低于最高時(shí)計(jì)算揚(yáng)程。而當(dāng)最高時(shí)工況下的水泵工作點(diǎn)在高效區(qū)時(shí)，則水泵在平時(shí)大部分時(shí)間工況點(diǎn)將會(huì)移至高效區(qū)之外，從而水泵運(yùn)行效率較低，造成能量的浪費(fèi)。改進(jìn)的方法是選擇水泵時(shí)，其揚(yáng)程依據(jù)主要應(yīng)以平均時(shí)用水量來計(jì)算揚(yáng)程，水泵臺(tái)數(shù)不宜太少且應(yīng)不同型號(hào)的水泵相互搭配。本文將通過實(shí)例來探討如何恰當(dāng)選用水泵降低能耗以適應(yīng)城市用水量變化的需求。
二、實(shí)例：
某一水廠原設(shè)計(jì)供水能力10萬(wàn)M3/日，送水泵房選用5臺(tái)單級(jí)雙吸中開式離心泵，分別為RDL500—790AIS水泵3臺(tái)，水泵揚(yáng)程57.5M，流量3084M3/h，配用電機(jī)功率630KW；14sh—9B水泵2臺(tái)，水泵揚(yáng)程55M，流量1080M3/h，水泵效率78%，配用電機(jī)功率250KW；目前城市實(shí)際需水量在2.6---3.6萬(wàn)M3/日之間，小時(shí)流量在1600M3/h---3000M3/h之間，水泵出口壓力在0.4MPa左右，時(shí)流量在2000M3/h左右全年有8個(gè)月時(shí)間。
1、存在問題：由于原設(shè)計(jì)水量偏大，目前平時(shí)一般是開1臺(tái)小的水泵即14SH—9B即可滿足需求，由于原設(shè)計(jì)水泵揚(yáng)程偏高，實(shí)際需求揚(yáng)程較低（出廠壓力0.40MPa），當(dāng)水泵出口閥門全部打開管網(wǎng)壓力低時(shí)，水泵小時(shí)流量可達(dá)到1600M3/h，產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象，水泵效率嚴(yán)重偏離高效區(qū)，并且電機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行，電機(jī)發(fā)熱，極易發(fā)生燒壞電機(jī)現(xiàn)象。當(dāng)需水量達(dá)到1700---2000M3/h時(shí)，就必須開2臺(tái)小的14SH—9B水泵，這時(shí)2臺(tái)水泵全部要關(guān)小出口閥門的辦法來進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，以滿足管網(wǎng)壓力需求，這時(shí)2臺(tái)水泵效率極低，大量的能量消耗在閥門上，并且閥門損壞嚴(yán)重。
2、解決問題的辦法：首先我們對(duì)14SH—9B進(jìn)行改造，在不更換原有電機(jī)的前提下，重新選用1臺(tái)KQSN400-N13水泵揚(yáng)程45M，流量1632M3/h，水泵效率87%，這樣平時(shí)開1臺(tái)水泵即可滿足用水需求，并且水泵也能運(yùn)行在高效區(qū)；再次對(duì)原來大的RDL500-790AIS水泵進(jìn)行改造(此水泵û有安裝配套電機(jī))，更換1臺(tái)KQSN600-M13水泵揚(yáng)程42M，流量2980M3/h，水泵效率85%，配用電機(jī)450KW，并且在此機(jī)組上安裝裝置，以適應(yīng)各種用水量變化的需求，通過以上改造，完全可以適應(yīng)今后3--5年內(nèi)城市用水變化的需求。
14SH—9B(350S—75)型水泵性能曲線圖
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水泵不同組合適應(yīng)不同用水需求情況 |
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序號(hào)
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水泵型號(hào)
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額定出水量(M3/h)
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實(shí)際出水量(M3/h)
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需求水量(M3/h)
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水泵組合情況
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備注
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1#
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14SH-9B
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1080
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1200-1600
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1200-1600
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1#
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2#
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KQSN400-N13
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1632
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1600-2200
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1600-2200
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2#
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3#
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KQSN600-M13
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2980
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1700-3400
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1700-3400
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3#
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安裝調(diào)速裝置
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3400-4500
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2#+3#
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KQSN600--M13型水泵性能曲線圖
KQSN400-N13型水泵性能曲線圖
三、能量消耗計(jì)算：
依據(jù)供水水量的不同，在揚(yáng)程40M的條件下，根據(jù)水泵的性能曲線，電機(jī)效率按92%計(jì)算，按照公式W＝QH/102η(KWh) 分別計(jì)算改造前后水泵的單耗，計(jì)算結(jié)果見表，從表中可以看出改造前后的效果。
式中 Q——泵站出水量(L/s);
H——水泵的實(shí)際運(yùn)行揚(yáng)程(M)；
η——水泵綜合效率，η=η1·η2
η1——水泵運(yùn)行效率；
η2——水泵電機(jī)效率；
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水泵機(jī)組改造前后能量消耗比較 |
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用水量需求（M3/h)
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1200-1600
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1600-2200
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1700-3400
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備注
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改造前
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水泵型號(hào)
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14SH-9B
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14SH-9B+14SH-9B
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14SH-9B+14SH-9B
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其中KQSN600-M13更改為調(diào)速
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配用電機(jī)(KW)
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250
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250+250
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250+250
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單λ電耗(KWH/M3)
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0.164
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0.312
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0.299
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改造后
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水泵型號(hào)
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KQSN400-N13
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KQSN400-N13
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KQSN600-M13
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配用電機(jī)(KW)
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250
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250
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450
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單λ電耗(KWH/M3)
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0.141
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0.143
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0.143
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四、結(jié)論
根據(jù)以上計(jì)算分析結(jié)果，提出如下合理選擇水泵的原則：
1、目前我國(guó)絕大多數(shù)城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)均不設(shè)水塔，由泵站直接供應(yīng)滿足用戶用水需求，為了適應(yīng)不同用水量的需求，選用水泵臺(tái)數(shù)不宜太少，且應(yīng)大小型號(hào)水泵合理搭配，實(shí)行階梯式供水，以保證城市用水需求。
2、采用大小型號(hào)水泵搭配，小型號(hào)水泵流量應(yīng)為大泵流量的40%～60％，太小或太大都會(huì)使水泵不同組合間的水量階梯不均勻，從而降低水泵運(yùn)行效率。
3、在可能的情況下對(duì)電機(jī)盡量采用調(diào)速裝置，并且調(diào)速裝置應(yīng)安裝在較大的機(jī)組上，調(diào)速的范Χ應(yīng)控制在60%--100%之間。
