城市供水加壓泵站節(jié)能降耗的探索

1、    城市供水加壓泵站節(jié)能降耗的探索    白華清摘要：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，不管是生活還是生產(chǎn)都需要大量的水。當前城市供水加壓泵站設計、運行管理等方面存在不合理現(xiàn)象，致使加壓泵站的效率偏低,這不僅浪費了能源,而且還增加了供水企業(yè)的負擔。本文分析了城市供水加壓泵站節(jié)能降耗現(xiàn)狀，并探討了相應的節(jié)能降耗措施。關鍵詞：城市供水；加壓泵站；節(jié)能降耗中圖分類號：te08文獻標識碼： a一、城市供水加壓泵站節(jié)能降耗現(xiàn)狀我國一些區(qū)域加壓站都是九十年代興建的城市二次供水加壓泵站，目的是解決這些區(qū)段用水戶水壓不足的問題。至目前為止，區(qū)域的加壓站已運行多年，由于

2、歷史的原因，這些泵站在設計、安裝、使用、管理和運行成本上都存在一些缺陷。這些區(qū)域加壓泵站一般的運行模式如下：市政供水管網(wǎng)蓄水池水泵小區(qū)加壓供水管網(wǎng)用戶。這種運行模式普遍存在以下缺點：（1）城市供水管進入水池，使原有的供水壓力0.10.25mpa變?yōu)榱?，再由水泵重新加壓，浪費管網(wǎng)水原有的水壓能量，水泵電耗較大。（2）由于泵站和水池都建在居住密集區(qū)，自來水進入水池過程中，瞬間內(nèi)造成管網(wǎng)壓力偏低，水池內(nèi)的水質(zhì)存在二次污染的可能，不符合飲用標準。且水池長期缺乏清洗和維護，衛(wèi)生條件較差，容易滋生細菌。（3）水池進水浮球控制閥容易失靈，水池出現(xiàn)溢流、滲漏現(xiàn)象造成水損較大。（4）由于歷史的原因，這些區(qū)域加壓

3、站也多次進行改造變頻器供水，但控制效果較差，故障率較高，造成運行能耗較大。（5）加壓站設置的立式多級泵運行多年后，機械密封磨損嚴重，難于適應日益增多用水量的要求。從上述現(xiàn)狀來看，對于城市供水加壓泵站節(jié)能降耗可以從優(yōu)化新建泵站與改造加壓泵站兩方面著手。二、城市供水加壓泵站節(jié)能降耗的措施（一）水泵選型上的節(jié)能水泵的設計選型切忌不能通過估算,而要通過細致的計算,這是節(jié)能的重要措施。主要以泵站的供水揚程和流量為依據(jù),因此合理準確確定輸水揚程、流量,使之既滿足用戶的水量要求,又以最小的揚送高度送達。同時在水泵選型時,應全面考慮泵站內(nèi)水泵機組優(yōu)化組合,水泵應大小搭配，合理組合。因供水負荷較大，一般采用多臺

4、水泵機組并聯(lián)工作，以大小不同的搭配來滿足不同的用水量變化，并保證水泵在高效率范圍內(nèi)運行。大小水泵搭配時，小水泵流量應為大水泵流量的40%60%。盡可能選擇大功率的新型節(jié)能水泵，大功率新型水泵的效率高,有助于節(jié)能。要選用高效率的水泵，性能曲線高效范圍寬。采用高效率電動機，選擇合適的電動機型號、規(guī)格、容量，避免大馬拉小車。（二）水泵調(diào)速節(jié)能對于現(xiàn)在還采用工頻泵供水的二次加壓泵站可通過換用全部或部分變頻控制的運行方式。二次加壓泵站中水泵機組變頻調(diào)速系統(tǒng)的工作方式是采集管網(wǎng)壓力信號，采用閉環(huán)控制的方法，通過變頻調(diào)速系統(tǒng)來控制水泵機組轉(zhuǎn)速以改變水泵的出水揚程和電機的輸出功率。采用變頻調(diào)速控制改善了工藝，

5、水泵閥門可在全開位置，其出口壓力等于管網(wǎng)供水壓力，閥門節(jié)流損失減小到零。由于變頻器可以非常平滑穩(wěn)定的調(diào)整，運行人員可以自如的調(diào)控，改善了供水質(zhì)量，提高了效率，且可以避免因通過閥門控制使泵過多偏離額定工作區(qū)而引起的振動。由于啟動緩慢，相應的延長了許多零部件，特別是密封件、軸承的壽命。有效的延長檢修周期，減少了檢修維護開支，節(jié)約大量維護費用。采用變頻調(diào)節(jié)后系統(tǒng)實現(xiàn)軟啟動，電機起動電流從零逐漸增至額定電流，起動時間相應延長，對電網(wǎng)無大的沖擊，并有效地延長了電機的使用壽命。（三）吸壓水管路節(jié)能盡量減少吸壓水管路上的阻力系數(shù)較大的附件,主要包括各種閥件(如底閥、閘閥、逆止閥和拍門等)。盡量減少管路長度,

6、管路越長,則管路效率越低。因此,盡可能減少管路長度,不僅可以減少管路投資,而且還可以節(jié)約能源。確保管路密封性,當管路中的法蘭或承插接頭不好,或因不均勻沉陷等原因使伸縮縫的止水遭破壞,或管路產(chǎn)生裂縫時,在負壓處會使空氣進入管內(nèi),而在正壓處管路的水流會向外滲漏。顯然滲漏量增加會降低管路效率,而空氣進入管道后,又減少了過水斷面,增加了管路損失,也會降低管路效率。在設計中,應妥善確定管路直徑,以減少能源消耗。建議吸水管道流速控制在11.5m/s,出水管道吸水管道流速控制在1.52.0m/s。另外，保證水泵的淹沒深度也很重要。水源條件的變化會使進水池中水泵吸入管口的最小淹沒深度變小，從而誘發(fā)漩渦的發(fā)生。

7、為此，可以采取降低水泵安裝高度，或增加吸水口穩(wěn)流的措施來改善進水條件。（四）合理選擇節(jié)能的供水加壓形式以前的加壓方式多采用蓄水池+泵房的形式，不僅占地大、投資高、存在二次污染風險，而且管網(wǎng)余壓（0.10.25mpa）釋放變?yōu)榱?，需由水泵重新加壓，能量損耗較大。目前，可以直接連接市政給水管網(wǎng)，有效利用管網(wǎng)余壓進行局部加壓供水技術已十分成熟，相關國家標準規(guī)范，如無負壓管網(wǎng)穩(wěn)流給水設備（gb/t26003-2010）、管網(wǎng)疊壓供水設備選用與安裝（06ss109）等相繼出臺，為該技術的大范圍推廣使用，提供了一個很好的支撐。該技術核心原理是：在市政管網(wǎng)和水泵進水口之間，采用全密閉穩(wěn)流補償器和真空抑制技術

8、，正常情況下可直接利用管網(wǎng)余壓，實現(xiàn)全密閉供水。在短時用水量大于市政管網(wǎng)來水量時，穩(wěn)流補償器中的儲備水能及時補充供到用戶，實現(xiàn)穩(wěn)定流量和調(diào)節(jié)流量，消除供水管路負壓影響。由于該裝置具有全密封、全自動化及可以有效利用管網(wǎng)余壓的特點，使該供水技術在節(jié)能、節(jié)約投資及方便管理等方面具有天然的優(yōu)勢，建議今后有條件的地方優(yōu)先采用。當然，選擇該種加壓供水方式也有一個前提條件：那就是市政管網(wǎng)來水量必需基本穩(wěn)定、充裕，否則設置蓄水池的方式仍是較安全的選擇。三、城市供水加壓泵站節(jié)能降耗應用某鎮(zhèn)地勢較高，需向該片區(qū)單獨進行加壓供水。經(jīng)計算，加壓泵站設計規(guī)模4000m3/d，泵站出水口處自由水壓需要40米，泵站處市政供水管網(wǎng)自由水壓20米，管徑dn500，來水量較充裕。下面針對傳統(tǒng)型加壓泵站（蓄水池+泵房）和管網(wǎng)疊壓供水加壓方式，分別進行方案比較如下：名稱 方案內(nèi)容 提升揚程（m） 每年電耗（萬度） 泵站投資（萬元）方案 市政自來水先泄壓進入蓄水池，再通過加壓泵房抽水加壓 40.0 24 655.0方案 利用全密閉管網(wǎng)疊壓設備，直接連接市政來水管道，利用管網(wǎng)余壓，進行加壓供水 20.0 11.8 356.0通過以上比較可以可以發(fā)現(xiàn)：方案可節(jié)約初次投資299.0萬元，每年可節(jié)約電耗8.54萬元（按電價0.7元/度計算），若以設備使用壽命20年計，方案投產(chǎn)運行后可節(jié)約電費合計170.8萬元。方案不僅經(jīng)