供水泵站运行现状分析及节能改造

摘要:供水泵站是城市重要的基础设施，但目前仍然有不少供水泵站存在着运行能耗偏高、安全隐患突出等问题，为此，供水泵站的节能改造工作刻不容缓。本文以某供水泵站为例，详细阐述了该泵站目前的运行现状，针对存在能耗高、安全隐患问题，采用了变频器和更换机组等措施进行节能改造。节能改造效果明显，其经验值得参考推广。

关键词:供水泵站；现状；高效区；节能改造；效果

中图分类号：TK284.7 文献标识码：A 文章编号：

供水泵站是保证城市供水系统正常运转的枢纽，按用途可分为取水、送水、加压和循环4种泵站。但目前还有不少供水泵站存在设备陈旧，工艺及供电设备老化，能耗高居不下等情况。虽然很多供水泵站都做了一些节能的技术改造，但改造后的泵站电耗仍较高，其控制能耗下降的措施不理想。因此，在现有的工艺和电气设备情况下泵站怎样使其节电的空间更大，采用何种工艺运行方式在水工艺技术与经济上更合理、电耗更低，这是我们需要研究和探索的问题。

1供水泵站概况

某供水加压泵站是一个采用在输水管线上增设稳流罐，串联加压，分高、低压供水的中型加压泵站。高压区有3台扬程37.5m，流量87m3/h的机组供到东边的住宅小区。

2 运行现状分析

该加压站进水压力为0.23MPa左右，低压区出水压力一般在0.40MPa，高压区出水压力一般在0.50MPa(出水阀门后压力)。该加压站供水到住宅小区的3台高扬程机组，水泵的工作扬程约27m，与额定扬程37.5m相差较大，长期以来供水机组在低效率下运行，为满足管网实际扬程需求，不得不采用闸阀调节控制出厂扬程，泵的工作压力经常高于出厂压力，从而减少水泵的出水流量，降低泵的轴功率，保障电机不超负荷，也使水泵处在高效段运行，即所谓“以高能耗保安全”，约有10m的扬程损失在调节闸门中，造成电能很大的浪费，也增加了水泵的磨损。运行时依据过电流情况逐步关小出水阀门至15度，电机温度依然很高，时常跳停，供水阀门再开大，电机极易跳停，给正常供水带来安全隐患。这3台机组供水到新建的住宅小区，由于用户主要是家庭，用水时变化系数大，用水高峰时3台机组全开，管网末端的水龙头还时常出现出水量小，出水压力不足的问题，住宅小区前端供水压力往往只有0.20MPa，随着城市的大建设，住宅小区的规模越来越大，该区域的供水问题日益突出。

2原因分析及采取的措施

2.1原因分析

供到住宅小区的3台机组，设计人员选用水泵时，水泵扬程安全裕量留得过大，工作时出水量远多于额定流量，导致实际电流远大于额定电流，电机过载，温度过高，又由于住宅小区用水变化系数大等原因，导致供水机组运行极不稳定，时常跳停。

改造前，技术人员对水泵的进出水压力、流量进行了现场测定，结合机组、实际运行电流等参数进行分析，明确了改造需要降低水泵的额定扬程，完全打开水泵的出水阀门，使电机不过载运行，满足用户的水量、水压需求。

2.2采取的措施

经过对运行工况的分析，拟采取切削水泵叶轮或选用低扬程泵解决上述问题，但这3台水泵购买时已是切削过二次的泵，为了尽快保障住宅小区的供水，采取了近期安装1台变频器，用于解决电机时常跳停的突出问题，缓解供水紧张的局面。

3运行效果与分析

(1)装了1台变频器，运行后稳定一些。开1台机组时，出水阀门开度可以由原来的15度调整到25度，开2台机组时，工频运行的机组出水阀门依然需控制在15度左右。

(2)装变频器的机组，频率低时，额定扬程降低一些，供水量降低，电机过载电流也降低。往住宅小区供水的三台机组型号一样，安装变频器后，无法兼顾调速泵与定速泵的工作段，调速运行的范围较小。随着住宅小区人数越来越多，供水压力、水量依然紧张，水泵的工作扬程与额定扬程相差较多，远离高效区，电机过载严重，时常跳停的根本问题依然存在，水泵出水阀门有时甚至只能开10度。由于调速电机连续低速运转时风量不足，影响散热，电机运行温度依然很高，供水高峰时也没有备用机组，供水安全依然没有保障。

(3)采用变频的控制方式是节电的有效方法，不会产生附加压力损失，能耗比较小，但变频调速范围有限，通常最低转速不宜少于额定转速的50%，在70%以上为佳，转速低于额定转速50%时，水泵、电机本身的效率下降很多。因此，若水泵选型不当，仅靠变频器调节往往不能保持水泵运行在较高的效率区，泵站的电耗仍然较高，为了提高水泵效率，节约能耗，也为了保证机组的安全运行，必须进一步更换机组。

4进一步进行机组改造及运行的效果

(1)根据生产运行时加压站进出水压力等实际运行数据，结合市场水泵情况进行综合分析，确定最终的改造方案是选定额定扬程为28m，流量为374m3/h的2台机组，其中1台为变频机组。

(2)改造后，在实际运行中，出水阀门可以完全打开，水泵的出口压力基本与管网的需求压力一致，电机基本上在额定负荷运行，达到了节能改造的目的，住宅小区的水量、水压均能满足需求，很好的解决了上述一系列问题。经计算，该加压站高压区改造前后1月电单耗等的变化情况见表1，平均电耗下降了42.3%，全年高压区水泵可节电约13.0×104kWh，折合人民币约9.1万元，节能效果显著。

(3)按上述方法改造的送水机组，运行至今约1年多以来，各台水泵机组运行状态良好，运行工况基本与管网实际所需相符合，水泵实际工况大部分落在性能曲线的高效区域中，加上一台变频机组的调节，泵的调节方式经济合理，既满足用户对压力、流量的要求，保障了水泵、电机的安全运行，又取得了显著的经济效益。

(4)前期该加压站低压区也进行了相似的改造，情况见表1，经计算，该加压站低压区改造后平均电耗下降了49.9%，全年低压区水泵可节电约34.2×104kWh，折合人民币约23.9万元。低压区、高压区每年合计可节省电费33万元。由此可见供水加压泵站机组选型不合理，高效泵低效运行，实际运行的工况点偏离最佳范围，依靠简单的阀门进行调节，或调节装置(变频器)形同虚设，是否采取有效节能措施以及节能措施是否合适，是加压站节能的关键所在。

表1高压区、低压区机组改造前后一个月供水电单耗的对比

5水厂送水泵站节能改造中易存在的问题

(1)节能分析采集的数据易出现的问题：一些数据往往不能直接采用，还要对数据进行处理。如出水压力数据，还要考虑压力表与水泵出水管的高差，有些泵房这个高差较大，是否考虑这一因素，对节能诊断有很大影响。

(2)节能计算上存在的问题

在采用变频器进行节能时，有的计算时直接把改造前的功率减去变频后的功率作为节电量，这种计算方法存在几个问题：

①改造前的功率并不是实际水泵消耗的功率，由于水泵的工作扬程比额定扬程小，水泵实际出水量大于额定出水量，消耗功率也较大。

②改造后实际的功率虽然降低了，但水泵出水量也较改造前减少了，增设变频器前后，水泵实际消耗的功率降低量不能直接计算为节电量。

③由于水厂送水机组出水阀门基本上都是全开状态，并没有通过控制阀门的形式，并没有多余的能量浪费在阀门上，节能计算只能从效率提高多少上去计算。

(3)节能措施上存在的问题：有的把节能工作简单化，欲把所有的机组都换成变频机组，认为这样才能把额定扬程高的水泵电耗降下来。水泵节能的关键是选择扬程适合的水泵，对于通过阀门控制流量的机组进行变频改造，节能效果才明显。(4)由于采集、选用数据的不准确，以及计算上的误差导致诊断的某单位节能空间很大，年可节约电能1250万度，在经过上述的分析、论证，该单位的实际节能空间很有限，避免了盲目的节能改造。

6结束语

城市供水泵站如何进行技术节能改造，且改造效益如何，改造时不影响正常供水能力，是值得关心的话题。运行结果表明，采用变频器和更换机组等措施，除了能够节约大量能耗外，还能保证供水泵站的运行效率和设备的稳定运转，延长了设备使用寿命，减少了维护量，改善了系统的经济性。因此，本供水泵站节能改造经验具有一定的参考价值。

参考文献

[1] 骆旺兵.浅谈泵站节能[J].城镇供水,2011年02期

[2] 于方田.供水泵站节能改造应注意的几个问题[J].给水排水,2003年第7期