水源出口泵房機(jī)組技術(shù)改造方案

王　薇（沈陽渾南水務(wù)集團(tuán)有限公司，遼寧 沈陽 110168）

水源出口泵房機(jī)組技術(shù)改造方案

王薇
（沈陽渾南水務(wù)集團(tuán)有限公司，遼寧 沈陽 110168）

摘要：為解決沈陽渾南水務(wù)集團(tuán)二水廠出口泵房在地表水置換地下水后，泵房機(jī)組夜間用水低峰時水泵效率低能耗高的問題，根據(jù)水泵運(yùn)行工況，結(jié)合管網(wǎng)用戶所需要的流量、揚(yáng)程，選擇相匹配的水泵機(jī)組，與原有的水泵機(jī)組形成階梯供水的組合。通過實施水泵機(jī)組改造，使低峰時段的機(jī)組效率大幅度提高，從而避免大功率水泵長時間低效運(yùn)行，達(dá)到降低能耗的目的。

關(guān)鍵詞：泵房；水泵；機(jī)組；改造

沈陽市渾南地區(qū)大伙房地表水置換地下水以后，第三配水廠供出的地表水直接進(jìn)入渾南市政供水管網(wǎng)。按照沈陽水務(wù)集團(tuán)的總體部署，由渾南水務(wù)二水源出口泵房用地下水進(jìn)行補(bǔ)充，以滿足供水管網(wǎng)對服務(wù)壓力和水量的要求。目前渾南水務(wù)二水源采用一臺水泵機(jī)組變頻調(diào)速的方式運(yùn)行，由于管網(wǎng)在用水高峰和低峰時補(bǔ)充水量差值較大，白天最高時出水流量為1300m3，夜間最低時流量僅為200m3，低流量運(yùn)行時間接近10個小時，嚴(yán)重偏離水泵的高效區(qū)，機(jī)組整體運(yùn)行效率低，建議對二水源泵房機(jī)組進(jìn)行改造。

圖1　流量隨時間變化曲線

一、二水源供水系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀

1泵站水泵機(jī)組配置狀況

二水源原計劃分二期建設(shè)，一期設(shè)計供水能力為3萬m3/d，二期設(shè)計供水能力為5萬m3/d。目前運(yùn)行的是一期水泵機(jī)組，二期沒有建設(shè)，但預(yù)留了二期未來的發(fā)展空間。

泵站日供水設(shè)計能力為30000 m3/d。泵房機(jī)組3臺套，電壓等級0.4kV。在裝上海連成泵業(yè)有限公司產(chǎn)品。

1#-3#機(jī)組具體型號及參數(shù)見表1。

2泵房運(yùn)行現(xiàn)狀

（1）水工藝運(yùn)行現(xiàn)狀

泵房日供水設(shè)計能力為3萬 m3/ d，共有3臺相同型號機(jī)組。泵房每臺水泵進(jìn)水管管徑為500 mm，出水管徑為450 mm，泵房出水聯(lián)絡(luò)管管徑為700 mm。其每臺水泵電動機(jī)為0.4kV、160kW，額定電流287A。泵站出口水壓為 0.1MPa-0.13MPa，6：00~20：00為0.13 MPa，20：00~6：00為0.10 MPa，平均流量為970m3/h，最大流量為1300m3/h，最小流量為200m3/h（如圖1、圖2所示）。

泵站共有3臺相同型號機(jī)組，現(xiàn)平時均為1號機(jī)組常年調(diào)速運(yùn)行，采用人工設(shè)定出口壓力水泵機(jī)組自動調(diào)頻的方式運(yùn)行，高峰期為全頻運(yùn)行，低峰期為20Hz左右。

圖2　壓力隨時間變化曲線

（2）電氣及自動化運(yùn)行現(xiàn)狀

1號至3號水泵機(jī)組拖動電機(jī)均為380V、160kW，型號為Y2-315L1-4的三相鼠籠異步電動機(jī)。1號機(jī)組采用400V350kVA的低壓變頻器調(diào)速控制運(yùn)行；2（3）號機(jī)組由低壓軟啟動器控制全速運(yùn)行（一用一備）。

（3）泵房運(yùn)行自動化控制

可在中控室監(jiān)測到在裝三臺送水機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，并可實現(xiàn)根據(jù)出口管道的流量調(diào)解1#機(jī)組的頻率，控制出口管道的壓力；也可以在水廠的中心控制室計算機(jī)終端上，人工設(shè)定泵站的出口壓力值，泵站的計算機(jī)控制系統(tǒng)自動地控制泵房1號機(jī)組的運(yùn)行速度，從而保證泵站出口的供水壓力恒定在設(shè)定值上運(yùn)行。

（4）分期建設(shè)現(xiàn)狀

二水源計劃是分期建設(shè)，一期設(shè)計規(guī)模為3萬 m3/d，二期設(shè)計規(guī)模為5萬m3/d。目前使用的為一期。廠區(qū)建設(shè)時，預(yù)留了二期凈水車間的位置和1萬 m3的儲水池的位置。泵房土建工程一次完工。在泵房內(nèi)預(yù)留了三臺機(jī)組的進(jìn)出水管路，進(jìn)水囗管徑DN700mm，出水囗管徑DN600mm。

二水源高壓供電系統(tǒng)有：現(xiàn)在使用的兩個1000kVA的變壓器供電系統(tǒng)；以及為二期改造預(yù)留兩個高壓電機(jī)水泵的配電盤。

表1　泵房工藝設(shè)備配置表

二、技術(shù)改造方案

根據(jù)現(xiàn)有系統(tǒng)及遠(yuǎn)期改造供水量需求，擬進(jìn)行以下改造。

1 水泵改造

根據(jù)現(xiàn)有的水量情況，以及近期的水量預(yù)測，擬在二期預(yù)留的位置安裝一臺380V臥式離心泵。型號：SLOW 150-280，額定流量：397 m3/h，揚(yáng)程：20.4 m，軸功率：22 kW，轉(zhuǎn)速：1450r/min，η效率：85.8%，（NPSH）r：3.8m，配套電機(jī)功率：30 kW，型號：200L。

表2　水泵機(jī)組改造費(fèi)用概算

當(dāng)二水源的出口壓力控制在0.1 MPa，流量為200m3/h~600 m3/h時，切換到小水泵變頻調(diào)速運(yùn)行，取代現(xiàn)有的供水機(jī)組，可基本滿足夜間小流量用水需求。

當(dāng)二水源的出口壓力控制在0.13 MPa ，流量為大于600 m3/h時，切換到大水泵變頻調(diào)速運(yùn)行，可滿足白天大流量用水需求。如果仍不能滿足需求，可再啟動一臺工頻泵運(yùn)行，用變頻泵做調(diào)節(jié)。

2電氣改造

（1）安裝水泵配套的電機(jī)200L型電機(jī)1臺。

（2）需要重新調(diào)整自動化控制系統(tǒng)，以達(dá)到以壓定頻，自動化運(yùn)行的目的。

（3）需要重新鋪設(shè)從低壓間到改造泵的電纜30m，規(guī)格：35mm2。

改造所需要費(fèi)用概算見表2。

表3　原有機(jī)組供水低峰能耗情況統(tǒng)計表

三、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

1節(jié)能效果測算

水泵實施改造以后，每天用水低峰的10個小時由原160kW水泵改為30kW水泵運(yùn)行。

根據(jù)SLOW250-470、SLOW150-280水泵性能曲線及水廠運(yùn)行的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，由泵站的基本能耗關(guān)系（即水泵機(jī)組的單臺能耗功率大約等于）：

P=QH/102η

流量Q：按實際發(fā)生數(shù)據(jù)計算；

揚(yáng)程H：按流量查水泵樣本得出；

水泵機(jī)組效率η：按流量查水泵樣本得出；由于在改造前后電動機(jī)及傳動裝置的效率基本不變，在計算中省略。

同時，根據(jù)水泵調(diào)速理論，我們分析結(jié)果如下：

（1）原來機(jī)組在供水低峰能耗情況見表3。

（2）用SLOW150-280水泵機(jī)組在用水低峰能耗情況見表4。

（3）節(jié)電測算

表4　改造后的水泵機(jī)組在供水低峰時的能耗情況統(tǒng)計表

每天節(jié)電量：283.22-159.41=123.81 （kW·h）

每年節(jié)電量：123.81×365=45190 （kW·h）

按照每度電0.85元計算，每年節(jié)約電費(fèi)：45190×0.85=38411（元），考慮到系統(tǒng)實施后，隨著進(jìn)入市政供水管網(wǎng)的地表水量日益增長，地下水補(bǔ)充的水量將越來越少，平均年運(yùn)行在小泵的高效段時間要遠(yuǎn)高于估算分析的時段10%以上。因此，我們?nèi)☆A(yù)期系數(shù)1.2，這樣年可節(jié)電：

38411×1.2=4.6（萬元）

2投資回報

投資凈回收期為：

9÷4.6=1.95年=24個月

預(yù)計24個月可收回投資。

四、分析結(jié)論

此項技術(shù)改造，可大大的提高水廠工藝運(yùn)行安全，提高機(jī)組運(yùn)行效率、改善供水的靈活性，具有一定的節(jié)能效果，投資回報率較高。方案可行，建議盡快實施。

參考文獻(xiàn)

[1]朱滿林，楊曉東，田峰?。幢谜菊{(diào)速技術(shù)改造方案研究[J]．陜西水力發(fā)電，1998 （01）．

中圖分類號：TU991

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