浅谈泵站设计中的节能措施

【前言】浅谈泵站设计中的节能措施由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。一、泵站的电耗因素 通常与水泵的压力、流量、温度等参数有关，同时还与拖动系统的相关参数有关。因此，搞好泵站的节能运行，要综合考虑内外许多因素。 1、泵型的选择 泵型的选择，应根据已确定的各种特征扬程和规划的流量要求，尽可能地选择国内制造、使用经验丰富、...

摘要：泵站是供水行业的主要生产组成部分，在其在运行中耗电量却占成本的40％，只有在供水泵站设计中采取节能措施，才能提高城市供水生产企业生产效率。

关键词：泵站设计；节能；措施

中图分类号：TE08文献标识码： A

引言：

目前我国供水行业的制水成本中电耗费用所占的比重相当大，远远高于西方发达国家，节能是最有效的途径。在城市供水中，用户的实际用水量总是不断的变化，一般泵站的运行很难保证水泵都在高效范围内工作，势必增加能耗，这就要求我们在设计泵站时不但考虑其使用性能，还应该考虑到其节能性。本文通过对于泵站节能技术的技术理论、技术原理以及电气方面的节能措施等简要介绍。

一、泵站的电耗因素

通常与水泵的压力、流量、温度等参数有关，同时还与拖动系统的相关参数有关。因此，搞好泵站的节能运行，要综合考虑内外许多因素。

1、泵型的选择

泵型的选择，应根据已确定的各种特征扬程和规划的流量要求，尽可能地选择国内制造、使用经验丰富、安装技术成熟、泵结构简单、运行可靠、性能优越、平均扬程工况下效率较高的泵型，从而为泵的运行、维修、节能创造良好的条件。

2、科学计算选择变压器的容量

泵站用变压器，可按泵站最大运行方式下最大可能运行负荷，计入同时系数、功率因数、网络损失系数及负荷系数确定。变压器的容量可通过下面这个公式计算：

式中：S为变压器容量(KVA)；P1为电动机额定功率(KW)；η为电动机效率；P2为照明等用电总负荷(KW)； cosφ为电动机功率因数；K1为电动机负荷系数，K2为照明同时系数；

式中：P3为水泵轴功率；K3为修正系数，应取K=1.0 ~1.05。

3、提高管路效率

所谓水泵净扬程总量之比就是管路效率。总扬程通常按照这个公式来计算得出结果：H总=ΔH+H净

式中：ΔH为管路水头损失，包括沿程损失和局部损失。

一般来说，沿程水头损失不可避免，虽然也可以用加大管径的办法来减少水头损失，但对总扬程较短的中低扬程的扬水站来说，提高管路效率意义不大，而局部水头损失所占比重较大，如何降低管路的局部水头损失，就成了解决问题的关键。局部水头损失一般有：弯头，出口和拍门。但在实际设计当中，受地形条件的限制，弯头可调控的幅度不是很大，拍门又必不可少。只有出口，在基本不影响工程造价的前提下，可以进行优化，根据上面提到的局部水头损失所占比重比较大，那么在减少局部水头损失的方面就显得尤为重要，其一般优化的措施有：在扬水站管路末端压力池的池壁出水口外安装一个喇叭状的扩散管，扩散角度一般为7.5o―8.5o。因此在必要时，我们就可以做数模计算和装置模型的试验，并用其计算、试验成果修改泵站的水工布置方案，尽可能做到二者统一，相互验证。

二、在电气设计中的节能措施

1、节能技术原理

利用目标电耗节能控制技术，使输送水系统在耗电量最小的运行状况下运行，即可使该输送水系统生产运行的耗电量最少。它的基础是在输送水系统中，存在着一个与系统运行状况（系统运行参数）相对应的吨水耗电量（Kw.h/m3）的最小值。目标电耗节能控制技术最重要特点：是给出输送水系统输送水的电单耗最小值，以及相应的水泵运行搭配策略和调速策略。用此技术对输送水系统进行节能技术改造，即可得到最大的节电量和节能效益，实现输送水系统的经济运行。

2、变压器和电动机的选择

2.1、电动机和变压器的能耗占泵站能耗的比重最大。因此，电动机和变压器的合理选择是泵站节能降耗的重点。根据泵站的使用性能变压器的容量选择要恰当，既不能过大(增加一次性投资，加大损耗)，也不能过小(无法满足用电要求，损耗也往往偏高)。电动机的额定功率与水泵最大轴功率之比值，称为电机配套系数，一般取1.05 ~1.15(甚至1.20 )，但不宜超过1.20，以免造成浪费。减少电机的电能损耗的主要途径是提高电动机的效率和功率因数。因此，设计中首先应选用高效率系列电动机。其次，电机电压等级一般根据单机容量及技术经济比较确定，最后，合理选择电动机的容量，使其负荷接近额定负荷并留有适当裕量，这时电机接近最佳工况点，运行效率和功率因数最高。

2.2、电机的性能参数等。应尽量选用铜绕组、高导磁率的硅钢片铁芯、功率因数高、能耗小、效率高的节能型新产品。

3、变压器的台数。合理的确定变压器的台数，可以兼顾灵活性和经济性两个方面，一般选一台(或两台)主变压器，以保证泵站运行时供电(选两台可提高供电可靠性，并且可视负荷的变化而确定投运一台或两台，以节约变损)。当泵站装机台数较多(一般多于5台)，负荷波动大且间隔的时间长，可考虑多台变压器，以提高运行的灵活性，减少低压配电线路的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量；一般在满足最大负荷用电需要和电动机启动时电压降低要求的前提下，尽量使变压器长时间运行在负荷率左右，因为这时候变压器的效率最高，能耗最少，有利节能。在泵站单机容量较大、负荷集中且运行合理时，亦可选用较大容量的单台变压器;在泵站装机容量小，负荷波动大的情况还可以通过选用调容变压器来减少电能损耗。

4、导体和电缆的选择

导体和电缆截面的大小，直接影响投资及电能损耗的大小: 为了节约有色金属和减少投资，截面尽可能选得小一些，但电能损耗会增大；反过来说，尽管电能损耗能减少，但有色金属投资和耗用量都随之增大。因此导体、电缆的截面除了满足规范要求外，还应该在投资、电能损耗、有色金属消耗与之间达到一个最优选择。

三、配电形式的确定

高压配电设备可选用户外或户内设备，在实践中，主要根据变电站用地范围及主、副厂房空间的限制，考虑经济性来确定。应在供电可靠性满足要求的前提下，尽量选择离泵站距离近、输电工程投资少的电源点，以便节约运行中的线路损耗。无论采用何种形式，都必须考虑使配电设备尽量接近负荷中心，以缩短配电线路，降低线路的电能损耗、电压损耗和有色金属的消耗量。供配电系统中的电缆线路，应尽量避免或减少迂回供电，尽量减少电缆的长度，避免接头。电缆芯线宜按经济电流密度原则选择，以节约配电网络的线损。

四、确定启动方式

直接启动设备简单，启动速度快，但是危害很大，造成对电网冲击，给设备的安全可靠运行带来威胁，缩短其使用寿命；和传统减压启动方式比起来，软启动器以体积小，转矩可以调节、启动平稳、冲击小并具有软停机功能等优点在泵站使用中得到了越来越多的应用。同时过大的启动电流一般会使电机绕组发热，加快绝缘老化的速度，以致于影响了电机的寿命，造成了泵站巨大的启动能量损耗，尤其当频繁起停时更是如此。对于转矩可以调节、冲击小、软启动器以体积小、启动平稳并具有软停机功能启动设备的优点，由于其无冲击电流，可无级并地自由调整到最好的启动电流，因此非常适用各种泵类负载。

五、合理选配无功功率补偿装置

提高功率因素对降低电能损耗、提高供电质量具有

重要意义。一般情况下应通过合理选择设备，提高自然功

率因素来实现，在不能满足要求时或者代价太高时，必须

通过进行无功补偿，提高负载和系统的功率因数，减少设

备容量和功率损耗，稳定电压，提高供电质量。综述，可以总结为以下几点：①无功功率补偿用的电容器容量应使电能计量点处补偿后的感性功率因数达到0.95以上，无需达到1.0，不必过补偿。②电容器应尽量采用分步自动投切的装置。分路不宜过多和过少，分步不宜过细。③电容器尽量采取分散就地配置的原则。必要时也可在泵站集中补偿。④电容器要尽量选用优质、低耗、环保型新产品。

结语：泵站设计中的节能方法，整合起来有很多因素，电能作为二次能源，供需矛盾近年来越来越突出，节电降耗迫在眉睫。在泵站设计中，在供水企业的生产成本控制方面是大有潜力的。只要根据当地的实际情况，泵站设计是直接降低成本的关键。在工程设计中贯彻节能降耗设计理念，通过技术、经济、能源、环境等综合分析比较论证，选择最佳设计方案。

参考文献

[1]刘建军. 泵站设计中的节能措施[J]. 兰州工业高等专科学校学报,2004,03:39-41.

[2]张杰,牛晓松. 浅析泵站工程机电设计中的节能措施[J]. 科技致富向导,2013,18:170.

[3]姜凤英,王喜茂. 给排水泵站设计中设备选型问题[J]. 中国市政工程,1995,04:50-52.