排水泵站中的水泵節(jié)能措施分析

朱海潮 劉繼宗

摘 要：為滿足城市建設(shè)需求，水泵站發(fā)展速度不斷提高，相應(yīng)的對電能的需求也就更大，為實現(xiàn)排水泵站的持續(xù)發(fā)展，必須要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行節(jié)能分析。即在保障防汛排漬基礎(chǔ)功能正常發(fā)揮的前提下，對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，提高能源的利用效率，提高各項能源應(yīng)用的合理性。在對排水泵站進(jìn)行節(jié)能分析時，需要結(jié)合其所具有的特點，從細(xì)節(jié)入手進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，文章就此方面內(nèi)容進(jìn)行了簡要分析。

關(guān)鍵詞：排水泵站；水泵節(jié)能；降耗優(yōu)化

就排水泵站發(fā)展現(xiàn)狀開看，逐漸有更多新型技術(shù)被應(yīng)用其中，并取得了良好的效果。但是從能源利用角度來分析，則必須要對排水泵站水泵設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化，提高各項能源的利用率，減少電力能源的浪費。從實際情況進(jìn)行分析，我國泵站運行所消耗的電力能源可以占據(jù)到全國總發(fā)電量的10%左右，而水泵作為主要能源消耗設(shè)備，必須要進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化處理。

1 水泵站能源消耗分析

1.1 水泵站系統(tǒng)組成

水泵站主要作用就是汛期雨水以及城市生活污水的抽排，以此來降低城市漬災(zāi)問題的發(fā)生，提高汛期雨季城市的安全，確保城市內(nèi)各項基礎(chǔ)職能的正常發(fā)揮。為了能夠?qū)⑺摧斔偷轿恢酶h(yuǎn)的位置，能耗不但發(fā)生在泵站內(nèi)部，同樣也會發(fā)生在泵站輸變電設(shè)備以及輸水渠道等環(huán)節(jié)中，因此在對其進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化研究時，就需要結(jié)合其系統(tǒng)構(gòu)成做好每個細(xì)節(jié)的研究。一般水泵站由輸變電設(shè)備、泵站與輸水渠道組成，應(yīng)做好每個環(huán)節(jié)對系統(tǒng)能耗以及效率影響的分析，并在此基礎(chǔ)上有針對性的選擇措施對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，充分挖掘系統(tǒng)所具有的節(jié)能潛力。

1.2 能源消耗分析

對水泵站系統(tǒng)運行能耗特點進(jìn)行分析，電能從區(qū)域變電所經(jīng)過輸電線路傳輸?shù)奖谜?，在由泵站輸出到變壓器降壓，最后?jīng)過配電線路、控制柜分配到各臺水泵配套的電動機(jī)。整個運行過程中，電能損耗主要分為輸電損耗功率P輸電損，變電損耗功率P變損以及配電損耗功率P配電損，需要從不同環(huán)節(jié)進(jìn)行分析[1]。另外，在水泵運行時會利用電動機(jī)將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，進(jìn)而產(chǎn)生電機(jī)損耗P機(jī)損，并且轉(zhuǎn)化后的機(jī)械能通過皮帶轉(zhuǎn)動會傳輸給水泵，后通過水泵、進(jìn)出水管等部分的時候也會從產(chǎn)生損耗。排水泵站系統(tǒng)運行過程中，進(jìn)水側(cè)渠道水位會降低，而出水側(cè)渠道水位則會上升，產(chǎn)生水體流動，最終將水運輸?shù)骄嚯x更遠(yuǎn)以及位置更高的位置。

2 水泵站水泵節(jié)能優(yōu)化要點

2.1 合理選擇水泵設(shè)備

水泵是排水泵站主要能耗設(shè)備，結(jié)合泵站功能運行發(fā)揮的特殊性，想要將節(jié)能降耗貫徹到排水的整個過程中，首先必須要做好水泵設(shè)備的對比選擇，一般可以選擇用立式污水泵、潛水排污泵以及軸流泵等。無論是選擇應(yīng)用哪種水泵，均需要保證其揚程與流量等可以安全滿足排水需求，可以持續(xù)有效運行。如果所選水泵性能良好，這樣在運行過程中，即便是出現(xiàn)最低或最高揚程時對效率造成一定影響，也不會產(chǎn)生過多的損耗。另外，水泵選型后還要保證幾何安裝高度的合理性，避免受汽蝕因素影響而造成限制流量增加，導(dǎo)致水泵安裝效果達(dá)不到設(shè)計要求。幾何安裝高度的確定，應(yīng)以以往實際經(jīng)驗作為依據(jù)，結(jié)合實際情況進(jìn)行設(shè)計，如水泵揚程大則安裝高度應(yīng)大。

2.2 優(yōu)化泵站系統(tǒng)運行

在水泵站系統(tǒng)運行過程中，水泵作為主要設(shè)備，在運行時會產(chǎn)生較大的機(jī)械損耗，針對此就需要做好相應(yīng)的設(shè)計優(yōu)化工作。結(jié)合實際情況來看，系統(tǒng)機(jī)械損耗主要原因是安裝質(zhì)量與維修養(yǎng)護(hù)效果，如果設(shè)備未嚴(yán)格按照設(shè)計與專業(yè)要求安裝，這樣在正式投入使用后會加劇機(jī)組振動，零件磨損嚴(yán)重，不但會縮短設(shè)備服務(wù)年限，同時也會增大系統(tǒng)運行產(chǎn)生的損耗[2]?？梢詮娜齻€方面來進(jìn)行優(yōu)化，即軸承損失、填料損失以及輪盤損失，要求系統(tǒng)在運行時需要及時補(bǔ)充軸承內(nèi)潤滑油或者潤滑脂，控制好添加的油位，對已經(jīng)變質(zhì)的部分要及時更換，并按照專業(yè)操作過程來對其使用效果進(jìn)行檢測。為降低填料損耗，需要控制好填料蓋，避免軸承與填料摩擦過大而造成損失，同時還可以向填料中滴加水滴，并對損壞的填料及時進(jìn)行更換，將其控制在密封度良好的狀態(tài)。而輪盤損失則主要是因為葉輪前后蓋板外表面與水產(chǎn)生摩擦，在進(jìn)行優(yōu)化時要盡量降低過流壁面的粗糙程度，例如在利用砂輪磨光處理后，涂刷環(huán)氧樹脂可以提高蓋板表面光潔度，達(dá)到降低損耗的目的。

2.3 水泵況點調(diào)節(jié)

一方面，調(diào)節(jié)水泵特性曲線，包括葉輪切削、水泵調(diào)速以及葉片角度等；另一方面，調(diào)節(jié)管路特性曲線，包括旁通閥與關(guān)閥調(diào)節(jié)等。從實際經(jīng)驗進(jìn)行分析，對于離心泵的調(diào)節(jié)可以選擇用變徑方式，而混流泵則應(yīng)選擇用變速方法，需要結(jié)合實際情況來選擇相應(yīng)的調(diào)節(jié)方法。例如轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)節(jié)即以改變水泵轉(zhuǎn)速為目的，改變水泵性能曲線，對水泵工作點進(jìn)行調(diào)節(jié)。其中轉(zhuǎn)速降低時要具有一個時間段，并且不能降的過低，避免造成水泵效率降低，一般情況下將轉(zhuǎn)速降低到額定轉(zhuǎn)速30%-50%即可[3]。而車削調(diào)節(jié)則是利用車床將葉輪外徑車小，對水泵性能曲線以及使用范圍進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過對水泵工作特性的改善，使其工作在高效區(qū)，在應(yīng)用上為具有簡潔、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點。

3 水泵站水泵節(jié)能優(yōu)化實例

3.1 泵站水泵節(jié)能措施

3.1.1 本體節(jié)能。對水泵電動機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，一方面是本體節(jié)能，即對結(jié)構(gòu)方案、材料、工藝以及技術(shù)等因素進(jìn)行分析，提高水泵電動機(jī)運行總體效率。設(shè)計時選擇用電磁設(shè)計方式，做好各項參數(shù)的控制，如低諧波繞組、氣隙值等，并對冷卻風(fēng)路結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，選擇用高導(dǎo)磁率、低損耗優(yōu)質(zhì)材料來制作零部件，爭取不斷提高設(shè)備生產(chǎn)質(zhì)量，降低運行后產(chǎn)生的損耗。

3.1.2 調(diào)速節(jié)能。一方面，變頻調(diào)速。根據(jù)水泵轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成正比的特點，在面對選型裕量過大以及減少流量的情況時，可以選擇此種方式進(jìn)行優(yōu)化，降低設(shè)備運行造成的損耗。通過對設(shè)備進(jìn)行變頻調(diào)速處理，可以進(jìn)一步提高其控制精度，同時因為小功率變頻器成本比較低，控制過程簡單無需重啟設(shè)備，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到功率較低的電壓電動機(jī)節(jié)能優(yōu)化處理中。另一方面，變極調(diào)速。即以水泵電動機(jī)為對象，利用改變電動機(jī)磁極對數(shù)的方式來調(diào)整設(shè)備轉(zhuǎn)速，可以在原有基礎(chǔ)上擴(kuò)大水泵作用范圍，并且確保其能夠長時間處于高效區(qū)運行，更適用于水位或者揚程變化幅度比較大的場合。

3.2 節(jié)能優(yōu)化結(jié)果

按照上述節(jié)能方法對某排水泵站水泵進(jìn)行了節(jié)能處理，分別采用新型節(jié)能電動機(jī)與傳統(tǒng)電動機(jī)，通過兩種電動機(jī)帶負(fù)荷運行測試，JWHHR型無滑環(huán)繞線式異步電動機(jī)負(fù)荷130kW運行時，效率為94.6%，功率因數(shù)為0.883；而在負(fù)荷185kW時，效率為93.8%，功率因數(shù)為0.903，在泵站系統(tǒng)正常運行過程中，基本上均能夠滿足高效率與高功率因數(shù)要求[4]。而作為對比的YR355L1-8傳統(tǒng)饒線式異步電動機(jī)在負(fù)荷180kW時運行，效率為92.6%，功率因數(shù)為0.809。通過數(shù)據(jù)比較可以確定其效率與功率因素均有所提高，采用新型節(jié)能高效電動機(jī)具有更明顯的節(jié)能效果。

4 結(jié)束語

現(xiàn)在有更多新型技術(shù)與設(shè)備被應(yīng)用到排水泵站建設(shè)中，從節(jié)能降耗角度進(jìn)行分析，需要對損耗最大因素的水泵設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)合以往管理經(jīng)驗，確定設(shè)備優(yōu)化要點，從不同角度出發(fā)，選擇合適的措施進(jìn)行改善，調(diào)節(jié)水泵設(shè)備運行各項參數(shù)，確保其在維持正常功能發(fā)揮的同時，降低電能的損耗。

參考文獻(xiàn)

[1]王威.排水泵站中水泵的節(jié)能措施[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2009，1：39-41.

[2]許燕飛.工業(yè)循環(huán)水泵站的能耗測評及優(yōu)化運行研究[D].江蘇大學(xué)，2010.

[3]劉建軍，張志敏.排水站中水泵的節(jié)能措施[J].農(nóng)民致富之友，2013，20：225.

[4]肖楚漢.污水提升泵站的節(jié)能方法研究[D].湖南大學(xué)，2014.