供水泵站 水泵節(jié)能改造案例分析

　　自來(lái)水公司負(fù)責(zé)整個(gè)城市城區(qū)的供水工作，供水服務(wù)少不了水泵的支持，然而，從目前來(lái)看，水泵的電耗量較大，這樣無(wú)疑加大了供水成本，影響了供水企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。所以，必須加強(qiáng)對(duì)供水泵的節(jié)能改造，通過(guò)優(yōu)化水泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高其性能，調(diào)整水泵配置方式等來(lái)達(dá)到節(jié)能效果。本文分析了供水泵站水泵節(jié)能改造技術(shù)以及改造后的效果。

　　一、供水泵站的節(jié)能改造策略

　　1.1數(shù)據(jù)采集及分析

　　（1）數(shù)據(jù)分析對(duì)于機(jī)泵節(jié)能降效改造有著非常重要作用；對(duì)機(jī)組運(yùn)行相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，如電機(jī)電流、功率、管網(wǎng)壓力、流量等數(shù)據(jù)采集，有條件情況下，首要采用PLC數(shù)據(jù)采集，方便提取相關(guān)數(shù)據(jù)，并分析離心泵運(yùn)轉(zhuǎn)相關(guān)曲線，計(jì)算各機(jī)組的配水電耗等數(shù)據(jù)。

　　（2）對(duì)癥下藥：通過(guò)數(shù)據(jù)分析，找出主要問(wèn)題改善方法，做對(duì)比方案分析，并考慮經(jīng)濟(jì)成本，改造難度，節(jié)能效果等等因素。

　　1.2提升水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)效率

　　不同型號(hào)的水泵有著不同的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，例如：雙吸離心式水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)效率通常在80%-85%，然而，在實(shí)際工作時(shí)，很容易出現(xiàn)水泵配置不合理，無(wú)法同現(xiàn)實(shí)工況有效配合等現(xiàn)象，通常會(huì)導(dǎo)致水泵運(yùn)轉(zhuǎn)的工況點(diǎn)遠(yuǎn)離高效區(qū)，使得水泵潛在的運(yùn)轉(zhuǎn)能力得不到充分發(fā)揮，影響其工作效率。經(jīng)過(guò)實(shí)踐分析表明：一些水泵在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)效率僅達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的一半。對(duì)此可以選擇下面解決對(duì)策：

　　（1）切削葉輪。可以從水泵的葉輪入手，適度地加以切削，從而優(yōu)化其性能，以此來(lái)提升其運(yùn)轉(zhuǎn)效率。然而，葉輪切削模式的使用方法的利用條件相對(duì)有限，一般適合水泵運(yùn)轉(zhuǎn)所在地葉輪切削程度最高的范圍內(nèi)，同時(shí)比轉(zhuǎn)速也會(huì)影響離心泵的最大切削量。

　　（2）調(diào)換水泵。如果水泵工作的地方距離高效區(qū)較遠(yuǎn)，就不適合選擇葉輪切削模式，取而代之是要科學(xué)地更換水泵，根據(jù)工況需求來(lái)進(jìn)行適應(yīng)性選擇，以此來(lái)確保水泵運(yùn)轉(zhuǎn)效率，從而獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　1.3安裝調(diào)速水泵

　　離心式水泵通常適合工業(yè)用水、居民日常供水的服務(wù)，水泵的特性曲線和供水管道的阻力曲線交叉處的工程概況會(huì)在很大程度上影響離心式水泵的輸出特性。

　　為了達(dá)到節(jié)能經(jīng)濟(jì)的目的，一邊可以選擇具有變頻調(diào)速功能的電動(dòng)機(jī)，依靠其科學(xué)調(diào)整水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)速率，從而使水泵靈活適應(yīng)不同的工況。水泵的功率消耗會(huì)隨著其轉(zhuǎn)速的降低而降低，從而節(jié)省更多的能源，實(shí)踐證明在變頻器的幫助下，節(jié)電率達(dá)到20%-50%。

　　1.4注重設(shè)備的維護(hù)

　　一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)實(shí)際使用情況，定期對(duì)水泵機(jī)組維護(hù)保養(yǎng)工作，更換軸承潤(rùn)滑油，打開水泵蓋檢查葉輪氣蝕情況，軸套磨蝕情況。

　　（1）泵葉氣蝕嚴(yán)重情況：找出氣蝕原因，并對(duì)葉輪進(jìn)行修補(bǔ)，可在葉輪表面選用涂環(huán)氧樹脂或合金粉末噴涂等方法修補(bǔ)。

　　（2）更換水泵填料：用泥狀軟填料代替石墨盤根和碳纖維盤根，減少維修率，保護(hù)水泵軸壽命，密封泵軸，減少汽蝕現(xiàn)象。

　　1.5優(yōu)選水泵節(jié)能改造策略

　　（1）首選用國(guó)家節(jié)能產(chǎn)品，淘汰高效能電機(jī)、水泵、閥門。

　　（2）一些生產(chǎn)制造企業(yè)，由于生產(chǎn)，需要較高的供水水壓，而且一日之內(nèi)水體需求變化程度也較大，這樣就對(duì)供水泵站提出了新的要求，可以調(diào)整變頻設(shè)備數(shù)量，在此基礎(chǔ)上來(lái)科學(xué)掌控閥門開度，最終達(dá)到水壓調(diào)節(jié)的目的。這樣不僅能夠滿足企業(yè)的用水需求，也能達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

　　（3）如果水泵處于非調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，同時(shí)，其工作所在地同設(shè)計(jì)的規(guī)定出入很大，而且也無(wú)法通過(guò)采用其他方法來(lái)優(yōu)化其運(yùn)轉(zhuǎn)效率，此時(shí)，可以考慮調(diào)換新的水泵。相反，如果水泵機(jī)組的工作地點(diǎn)，同設(shè)計(jì)的規(guī)定出入不大，則不必調(diào)換水泵，試著進(jìn)行優(yōu)化處理，一般可以選擇葉輪切削法，以此來(lái)調(diào)整其運(yùn)行曲線，從而提升其運(yùn)轉(zhuǎn)效率。通常來(lái)說(shuō)，此時(shí)水泵的性能不會(huì)發(fā)生變化，而是其性能參數(shù)出現(xiàn)了一定程度的優(yōu)化，所以，這種方法適合用在離心水泵。

　　二、改造實(shí)際例子分析

　　某地級(jí)市供水廠，泵站中配置了5個(gè)離心水泵，其中有四個(gè)20sh-9A水泵的揚(yáng)程達(dá)到500千帕，額定流量達(dá)到1960立方米/小時(shí)，所安裝的電機(jī)，功率達(dá)到400千瓦，轉(zhuǎn)速也達(dá)到970圈/分。額外的另一臺(tái)中內(nèi)部設(shè)置了變頻調(diào)節(jié)設(shè)備，發(fā)揮系統(tǒng)調(diào)壓功能，其揚(yáng)程達(dá)到440千帕，額定流量?jī)H為1300立方米/小時(shí)，所選擇的電機(jī)功率達(dá)到220千瓦，轉(zhuǎn)速達(dá)到1500圈/分。

　　總體上，這樣的泵站水泵配置能夠滿足整個(gè)城區(qū)的供水服務(wù)，城區(qū)內(nèi)部的用水需求也基本得到了滿足，然而，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間觀察供水資料信息可以看到，該供水廠供水壓一般達(dá)到0.36兆帕，水泵運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，其設(shè)計(jì)的揚(yáng)程卻未得到充分利用，實(shí)際所用揚(yáng)程僅為67%。這樣的運(yùn)行揚(yáng)程導(dǎo)致了水泵無(wú)法有效運(yùn)行，進(jìn)而水泵的運(yùn)行效率低下。

　　2.1優(yōu)化與改造方案

　　（1）葉輪切削方案。依靠原有的水泵葉輪，參照切削規(guī)律和原理，并結(jié)合泵房的現(xiàn)實(shí)工作水平，以及供水實(shí)際需要的揚(yáng)程、流量以及所需功率等等，來(lái)科學(xué)切削水泵葉輪，從而達(dá)到水體有效供應(yīng)與供應(yīng)量調(diào)節(jié)的各種需求。

　　因?yàn)樵摴┧畣挝槐谜舅x的水泵為20sh-9A型，其比轉(zhuǎn)數(shù)為90，同時(shí)已經(jīng)被切削了一環(huán)，在此基礎(chǔ)上繼續(xù)切削，那么其揚(yáng)程則要達(dá)到0.42兆帕。

　　經(jīng)過(guò)專業(yè)的葉輪切削技術(shù)指導(dǎo)，實(shí)行切削改造后，水泵運(yùn)轉(zhuǎn)效率顯著提高，而且其運(yùn)轉(zhuǎn)中的負(fù)載也急劇下降，防止了超載問(wèn)題，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)也得到極大的優(yōu)化和提高。然而，這也使得水泵供水能力受到不良影響，同初始狀態(tài)對(duì)比起來(lái)，流量有所下降，下降幅度達(dá)到5%。而且這種方法所適用的范圍十分有限，僅僅可以優(yōu)化并改善水泵的性能參數(shù)。

　　（2）換新型號(hào)的水泵。將原來(lái)的水泵替換掉，換成KBS50-500的型號(hào)，實(shí)際的參數(shù)為3150立方米/小時(shí)，揚(yáng)程達(dá)到0.38MPa，電機(jī)功率達(dá)到400千瓦。

　　經(jīng)過(guò)計(jì)算得出：P有效=317千瓦，

　　η泵=0.88

　　P軸功率=360千瓦

　　一般來(lái)說(shuō)，在不考慮額外損失的前提下，電機(jī)輸出功率和水泵軸功率大體相當(dāng)，這樣就可以得出：水泵實(shí)際工作時(shí)的功率392千瓦，小于400千瓦，達(dá)到了電機(jī)功率的要求。

　　2.2方案的對(duì)比

　　這兩類方案都有不同的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，葉輪切削無(wú)需投入大量資金，然而，卻達(dá)不到預(yù)期的節(jié)能效果，水泵只是性能參數(shù)發(fā)生變化，然而，從根本上來(lái)看水泵的性能依然未達(dá)到改變，無(wú)法滿足高效節(jié)能工作的效果。

　　第二種方法更換新的水泵，這種方法通常需要大量的資金投入，而且需要一個(gè)系統(tǒng)、有條理的施工程序，其周期也較長(zhǎng)，然而，水泵型號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)整更換以后，水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)效率得到了充分提高，也達(dá)到了最佳的節(jié)能減耗效果，值得深入研究和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。綜合對(duì)比看來(lái)，由于更換水泵型號(hào)能夠達(dá)到預(yù)期的節(jié)能效果，其運(yùn)轉(zhuǎn)效率能夠得到有效提高，相比之下，更適合考慮調(diào)換新型號(hào)的水泵。

　　2.3節(jié)能改造的結(jié)果

　　通過(guò)對(duì)其中兩臺(tái)水泵型號(hào)的調(diào)換，KBS50-500型號(hào)的水泵，其固定設(shè)計(jì)的流量為3150立方米/小時(shí)，揚(yáng)程達(dá)到0.38MPa，經(jīng)歷了一段時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)與使用，最終的工作運(yùn)轉(zhuǎn)信息如下表：

　　經(jīng)過(guò)調(diào)整水泵型號(hào)，最終得到的水泵運(yùn)轉(zhuǎn)工作效率：

　　經(jīng)過(guò)水泵型號(hào)調(diào)換的節(jié)能改造后，能夠維護(hù)管網(wǎng)0.34兆帕的壓力不變，此時(shí)水泵的供水量顯著提高，上升至3350立方米/小時(shí)，其供水量也得到了顯著提升，提升效率達(dá)到20%，水泵運(yùn)轉(zhuǎn)效率也急劇提高，同未改造前相比，效率提高了20%。

　　總的看來(lái)，經(jīng)過(guò)水泵型號(hào)調(diào)換的節(jié)能改造后，水泵的耗電量明顯減少，對(duì)應(yīng)所繳納的電費(fèi)也減少，經(jīng)過(guò)總的分析和計(jì)算，水泵的電能年節(jié)省量得到了將近64000000千瓦.時(shí)/臺(tái)。

　　三、節(jié)能改造的效果分析

　　經(jīng)過(guò)一年時(shí)間內(nèi)一系列的水泵節(jié)能優(yōu)化改造，水泵的耗電量顯著下降，電費(fèi)成本明顯降低，供水企業(yè)的供水成本得到了控制，總體來(lái)看企業(yè)收獲了較高的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。正是由于這種試驗(yàn)性改造收到了較好效果，該自來(lái)水公司決定擴(kuò)大改造規(guī)模，逐步實(shí)現(xiàn)廠內(nèi)供水設(shè)備的全面改造、升級(jí)，最終受到節(jié)能、降耗、控制成本的理想效果。

　　四、總結(jié)

　　供水泵站水泵節(jié)能改造是十分必要的，水泵的耗電量高低關(guān)系到供水單位的經(jīng)濟(jì)效益，影響到供水經(jīng)濟(jì)收益。通常來(lái)說(shuō)，城市建設(shè)規(guī)模較大、速度較快，而且項(xiàng)目建設(shè)變數(shù)較多、變化較大，這樣就無(wú)法有效預(yù)測(cè)、分析其所需的供水量，從而可能出現(xiàn)水泵揚(yáng)程得不到充分利用，造成巨大的資源浪費(fèi)現(xiàn)象，必須加強(qiáng)對(duì)水泵的節(jié)能改造，從而確保水泵的工作效率和效益。