城鎮二(er)次加(jia)壓(ya)供水泵站(zhan)高(gao)效節能運行方式探討(tao)

1 引言

      近幾年很多北方城鎮的(de)二次加壓供水(shui)泵站(zhan)(zhan)都做了(le)一(yi)些節(jie)能(neng)的(de)技術改(gai)造(zao)，但改(gai)造(zao)后的(de)泵站(zhan)(zhan)電耗仍較高，其控制(zhi)能(neng)耗下降的(de)措施不理想。

（1）在現有的工藝(yi)和(he)電(dian)氣(qi)設(she)備情況下泵(beng)站怎樣(yang)改其(qi)節電(dian)的空間更(geng)大？

（2）采用何種工(gong)藝運行方(fang)式(shi)在水工(gong)藝技術與經(jing)濟上更合(he)理、電耗更低？是我們需要(yao)研究和探索的問題。

2 北方一些城鎮供水管網壓力現狀(zhuang)

      目前北方一些城(cheng)(cheng)鎮(zhen)供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)市(shi)(shi)街管(guan)網(wang)的(de)壓(ya)力(li)一般(ban)都(dou)在0.1～0.2mpa左(zuo)右(you)。居(ju)住區給(gei)水(shui)(shui)采用(yong)的(de)主要給(gei)水(shui)(shui)工藝(yi)是在區內建造(zao)二(er)次(ci)(ci)加(jia)(jia)壓(ya)泵(beng)(beng)站，由(you)二(er)次(ci)(ci)加(jia)(jia)壓(ya)泵(beng)(beng)站為居(ju)民住宅小(xiao)區配水(shui)(shui)的(de)供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)方式(shi)(shi)。二(er)次(ci)(ci)加(jia)(jia)壓(ya)泵(beng)(beng)站水(shui)(shui)泵(beng)(beng)機(ji)組采用(yong)調(diao)速恒壓(ya)給(gei)水(shui)(shui)方式(shi)(shi)已成為我(wo)們(men)很多城(cheng)(cheng)鎮(zhen)多層和高層工業及(ji)民用(yong)建筑(zhu)二(er)次(ci)(ci)加(jia)(jia)壓(ya)供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)的(de)主要供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)手段。二(er)次(ci)(ci)加(jia)(jia)供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)泵(beng)(beng)站出口的(de)供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)壓(ya)力(li)一般(ban)都(dou)在0.3～0.4mpa左(zuo)右(you)，而泵(beng)(beng)站的(de)一次(ci)(ci)市(shi)(shi)街管(guan)網(wang)入儲水(shui)(shui)池的(de)壓(ya)力(li)為0.05～0.25mpa不等。如某北方的(de)一個城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)，市(shi)(shi)街管(guan)網(wang)壓(ya)力(li)在0.1～0.15mpa之(zhi)間的(de)供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)區域占城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)面(mian)積約(yue)為70%；市(shi)(shi)街管(guan)網(wang)壓(ya)力(li)大于(yu)0.15mpa的(de)供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)區域占城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)面(mian)積約(yue)為12%；市(shi)(shi)街管(guan)網(wang)壓(ya)力(li)小(xiao)于(yu)0.1的(de)供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)區域占城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)面(mian)積約(yue)為18%。 

3 二次(ci)加壓供水泵站(zhan)能耗(hao)存在的問題

（1）市(shi)街管網(wang)較高的來水(shui)壓力和能(neng)量被泄放掉泵站的儲水(shui)池(chi)中，使市(shi)街來水(shui)的巨大能(neng)量被浪費；

（2）水泵(beng)機組(zu)設備(bei)較(jiao)陳舊，水泵(beng)的綜合(he)效率低；

（3）泵站的工藝運行方式單一;

（4）泵(beng)站的(de)(de)節能(neng)措施不(bu)合理，其(qi)電耗仍然較高(gao)，泵(beng)站還有(you)節能(neng)改造的(de)(de)潛力(li)。

4 二次(ci)加壓供水泵站高效節能運行方式的探(tan)討

      城鎮二(er)次(ci)(ci)加(jia)壓(ya)泵(beng)站(zhan)(zhan)的(de)(de)供水工(gong)藝運行(xing)方(fang)式和設(she)備的(de)(de)合理配置(zhi)決定著泵(beng)站(zhan)(zhan)的(de)(de)能(neng)耗，二(er)次(ci)(ci)加(jia)壓(ya)泵(beng)站(zhan)(zhan)采用不同的(de)(de)工(gong)藝運行(xing)方(fang)式其泵(beng)站(zhan)(zhan)的(de)(de)能(neng)耗是不相同的(de)(de)。

4.1 二次(ci)加壓(ya)泵站幾種常(chang)用運(yun)行方式(shi)

根據目前北方城鎮二(er)次加壓泵站(zhan)工藝(yi)設(she)備(bei)配(pei)置(zhi)及(ji)工藝(yi)運行(xing)狀(zhuang)況，將二次加(jia)壓泵站(zhan)一般常用的運行(xing)方式可以(yi)分為以(yi)下四(si)種：

（1）方式(shi)1—水(shui)泵(beng)全(quan)速直聯(lian)供水(shui)方式(shi)；

（2）方式(shi)2—微(wei)機控制(zhi)水泵變頻調速恒壓供水方式(shi)；

（3）方(fang)式(shi)3—微(wei)機控(kong)制水(shui)(shui)泵變(bian)頻調(diao)速變(bian)流(liu)變(bian)壓供水(shui)(shui)方(fang)式(shi)；

（4）方(fang)式4—全自動管網(wang)直聯無負壓(ya)二次加(jia)壓(ya)供水。

      在城(cheng)鎮(zhen)二(er)(er)次(ci)加(jia)壓(ya)泵站(zhan)供(gong)水工藝中(zhong)，普遍采用方式(shi)2運行(xing)方式(shi)，而采用方式(shi)3運行(xing)方式(shi)的(de)只有很(hen)少(shao)一(yi)部分。而在城(cheng)鎮(zhen)二(er)(er)次(ci)加(jia)壓(ya)泵站(zhan)中(zhong)采用方式(shi)4—全自動管網直聯(lian)無負壓(ya)二(er)(er)次(ci)加(jia)壓(ya)供(gong)水方式(shi)供(gong)水，是(shi)一(yi)種(zhong)新的(de)需要探討的(de)高效節能供(gong)水模式(shi)。

4.2 全自動管網直聯無負壓二次加壓供水方式(方式4)

      二次加壓(ya)(ya)泵(beng)站運行方(fang)式(shi)(shi)1至方(fang)式(shi)(shi)3中(zhong)，泵(beng)站供(gong)(gong)水(shui)(shui)工藝(yi)離不開蓄(xu)水(shui)(shui)池(chi)，原有的自來水(shui)(shui)市(shi)街(jie)供(gong)(gong)水(shui)(shui)管網壓(ya)(ya)力(li)hj進(jin)入(ru)水(shui)(shui)池(chi)后變成零，然后由(you)泵(beng)站的加壓(ya)(ya)泵(beng)將(jiang)蓄(xu)水(shui)(shui)池(chi)內的自來水(shui)(shui)壓(ya)(ya)力(li)由(you)0加壓(ya)(ya)到小(xiao)區(qu)供(gong)(gong)水(shui)(shui)服務壓(ya)(ya)力(li)ha之(zhi)后供(gong)(gong)出。這樣就(jiu)造成了市(shi)街(jie)供(gong)(gong)水(shui)(shui)管網供(gong)(gong)水(shui)(shui)能(neng)耗的浪(lang)費。

      全(quan)自(zi)動(dong)(dong)管網(wang)直(zhi)聯(lian)(lian)無(wu)負壓(ya)供(gong)(gong)水(shui)方(fang)式(shi)，是將(jiang)全(quan)自(zi)動(dong)(dong)管網(wang)直(zhi)聯(lian)(lian)無(wu)負壓(ya)供(gong)(gong)水(shui)設備(bei)直(zhi)接與自(zi)來(lai)(lai)水(shui)管網(wang)連接、采用(yong)密封水(shui)罐和負壓(ya)抑制及補(bu)償系統，自(zi)動(dong)(dong)調節來(lai)(lai)水(shui)水(shui)量和壓(ya)力(li)(li)，使自(zi)來(lai)(lai)水(shui)外(wai)管道(dao)無(wu)負壓(ya)、內(nei)網(wang)自(zi)動(dong)(dong)恒壓(ya)供(gong)(gong)水(shui)的(de)功能(neng)(neng)。此種供(gong)(gong)水(shui)方(fang)式(shi)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)了供(gong)(gong)水(shui)市街(jie)供(gong)(gong)水(shui)管網(wang)的(de)一次(ci)壓(ya)力(li)(li)hj，加壓(ya)泵(beng)站(zhan)只是對蓄(xu)水(shui)池(chi)的(de)進水(shui)壓(ya)力(li)(li)hj和所需供(gong)(gong)水(shui)壓(ya)力(li)(li)ha的(de)差進行(xing)(xing)補(bu)壓(ya)，是一種高效(xiao)節能(neng)(neng)的(de)供(gong)(gong)水(shui)方(fang)式(shi)。泵(beng)站(zhan)工藝運行(xing)(xing)工況(kuang)如(ru)圖1所示。

方式4電耗的(de)各項指(zhi)標分析如下:

電耗功率pa4：

pa4=qaha-qahj

=qa(ha-hj) （1）

電損(sun)耗功率(lv)pδ4為：

pδ4=pa4-p標(biao) 

=qa(1/2ha-hj-1/2ho) （2）

電損率(lv)δ4為：

δ4=(pδ4/ p標)100%

=(ha-2hj-ho)/(ha+ho) （3）

節(jie)約(yue)的電耗功率pj為：

pj=qahj （4）

其方式(shi)4形式(shi)下相對于方式(shi)2的泵站節電率λ為(wei)；

λ=pj/pa2100%

=hj/ha*100% （5）

從公式(shi)(shi)(5)可(ke)以(yi)看出，泵站在(zai)采用全自動管網直(zhi)聯無負壓二(er)次加壓供(gong)水運行方式(shi)(shi)時：

（1）供水系統(tong)的節(jie)電率λ和市街管網(wang)供水壓(ya)力(li)hj成(cheng)正(zheng)比；與內網(wang)的壓(ya)力(li)ha成(cheng)反比，而與泵站的水量q無關；

（2）只要(yao)市街進水(shui)管網的(de)壓(ya)力hj>0， 泵(beng)站(zhan)在現有的(de)供(gong)水(shui)方式(shi)(方式(shi)2)還可節(jie)約能耗hj/ha*100%。

      如某北方城市的二(er)次加(jia)壓(ya)泵(beng)(beng)站(zhan)(zhan)的市街管網供水壓(ya)力(li)hj為(wei)10-15米(mi)(mi)，泵(beng)(beng)站(zhan)(zhan)內(nei)管網壓(ya)力(li)ha為(wei)35米(mi)(mi)。那么根據式(5)可算出(chu)若(ruo)泵(beng)(beng)站(zhan)(zhan)采用(yong)方式4的運(yun)行(xing)方式，二(er)次加(jia)壓(ya)泵(beng)(beng)站(zhan)(zhan)的節電率(lv)λ在現(xian)有的泵(beng)(beng)站(zhan)(zhan)運(yun)行(xing)工藝下還(huan)可提高28%～43%。

4.3 幾(ji)種(zhong)運行方式的(de)電耗指標比(bi)較

5 新(xin)供(gong)水方式的現場試點

我們在北方(fang)(fang)的某城(cheng)市選擇了一泵(beng)站，對方(fang)(fang)式(shi)4的供(gong)水方(fang)(fang)式(shi)做了工程(cheng)的現場(chang)實驗。 

     我們在不改變(bian)二次加(jia)壓供水(shui)泵站(zhan)的(de)(de)供(gong)(gong)水用戶和(he)供(gong)(gong)水壓力的(de)(de)前提(ti)下，將泵(beng)站的(de)(de)供(gong)(gong)水方(fang)式由方(fang)式2—微(wei)機控制水泵(beng)變頻調速恒壓供(gong)(gong)水形(xing)式改造成(cheng)方(fang)式4—全自(zi)動(dong)管(guan)網直聯(lian)無負(fu)壓二次(ci)加壓供(gong)(gong)水形(xing)式。泵(beng)站現場實(shi)驗的(de)(de)實(shi)際水、電參量(liang)測試結果如下：

（1）改造前(qian)測試

最大(da)時供水流量：5m3/h；

日耗(hao)電：31.17kwh；

最小時供水流量：1m3/h；

供水壓(ya)力：0.32mpa；

進水流量：30-35m3/h；

進水壓(ya)力：0.13-0.18mpa。

（2）改造后測(ce)試(shi)

日供水量：50m3/h；

日耗電(dian)量：18.310kwh；

最(zui)大時供水流量：4m3/h；

供水壓力：0.35mpa；

最小時供水流量：1m3/h；

進水壓力(li)：0.08-0.12mpa。

      從(cong)測試(shi)數據可以(yi)看出，改造后二(er)次加壓供水泵站的(de)(de)(de)電(dian)(dian)耗只是(shi)原來電(dian)(dian)耗的(de)(de)(de)59%，泵站的(de)(de)(de)節電(dian)(dian)率為41%，此節電(dian)(dian)率與我們在(zai)上面(mian)理論分析中的(de)(de)(de)式(shi)(3-5)的(de)(de)(de)結果是(shi)一致的(de)(de)(de)。改造后的(de)(de)(de)泵站節電(dian)(dian)效果非常明顯(xian)。

6 結束語(yu)

      城(cheng)鎮二次(ci)加壓(ya)(ya)(ya)(ya)泵站(zhan)采用(yong)全自動(dong)管網(wang)直聯無負壓(ya)(ya)(ya)(ya)二次(ci)加壓(ya)(ya)(ya)(ya)供(gong)水(shui)運(yun)行方(fang)式(shi)是解(jie)決目前一些城(cheng)鎮的二次(ci)加壓(ya)(ya)(ya)(ya)供(gong)水(shui)泵站(zhan)節(jie)能技術改造后，其(qi)電耗下降(jiang)不理想的有效方(fang)法；城(cheng)鎮二次(ci)加壓(ya)(ya)(ya)(ya)供(gong)水(shui)全自動(dong)管網(wang)直聯無負壓(ya)(ya)(ya)(ya)方(fang)式(shi)供(gong)水(shui)，具(ju)有顯著的節(jie)能效果。