淺談水廠水泵的節(jié)能及改造策略

梁慶燊

摘 要：本文針對(duì)水廠供水系統(tǒng)中水泵的節(jié)能及水廠擴(kuò)建水泵的改造措施進(jìn)行論述，分析了水泵節(jié)能控制措施，探討了水廠擴(kuò)建水泵改造策略，希望能夠給予同行業(yè)人員有意義的借鑒。

關(guān)鍵詞：水廠；水泵；節(jié)能；改造措施

中圖分類號(hào)：TU991.35 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

水泵是水廠供水系統(tǒng)中的一個(gè)重要設(shè)備，也是系統(tǒng)最大的一個(gè)耗能點(diǎn)。隨著我國城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及對(duì)供水需求量的增加，對(duì)已有的水泵進(jìn)行改造，降低水泵能耗，提高水泵的運(yùn)行效率，已經(jīng)成為國內(nèi)各水廠所共同關(guān)注的問題。為此，本文結(jié)合多年的水廠供水系統(tǒng)的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)水泵的節(jié)能控制技術(shù)及其改造過程中應(yīng)重點(diǎn)注意的問題進(jìn)行了探討，希望能夠給予同行業(yè)人員有意義的借鑒。

1 水泵節(jié)能的控制策略

1.1 選擇水泵的類型

水泵有兩個(gè)基本參數(shù)，其一是水泵最高效率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的額定供水量Q，其二是最高效率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的額定揚(yáng)程H。根據(jù)相似定律，KA=HA0/QA02，KB=HB0/QB02，當(dāng)水泵的轉(zhuǎn)速n變化時(shí)，其高效率區(qū)位于拋物線H=KAQ2和H=KBQ2的范圍內(nèi)。所以，選用的水泵，其供水量Q和揚(yáng)程H，必須落在該區(qū)域區(qū)內(nèi)，才能達(dá)到理想的調(diào)速節(jié)能效果，也是合理用水泵的關(guān)鍵。

1.2 確定水泵的調(diào)速范圍

在明確水泵的調(diào)速范圍前，首先要了解水泵的特點(diǎn)、性能以及管路特征，再確定水泵調(diào)速的控制方式。水泵的調(diào)速越低，其所能調(diào)控的范圍將越大，但過低的調(diào)速，其運(yùn)行過程中的節(jié)能效果將越差，所以，水泵轉(zhuǎn)速的設(shè)置不能過低。在完成水泵調(diào)速過程后，要控制水泵運(yùn)行時(shí)的工況點(diǎn)，確保水泵始終處于高效的工作范圍內(nèi)運(yùn)行，使系統(tǒng)達(dá)到最理想的節(jié)能效果。

1.3 合理搭配變頻泵與恒速泵

目前，國內(nèi)水廠大多采用的是一臺(tái)變頻泵與多臺(tái)恒速泵并聯(lián)的方式搭配運(yùn)行，對(duì)于供水系統(tǒng)，此種運(yùn)行方式的能耗較大，搭配運(yùn)行的水泵應(yīng)采用兩臺(tái)變頻泵同時(shí)運(yùn)行，并以變頻控制為主要的依據(jù)。

1.4 采用新材料、新技術(shù)

水泵耗能的控制，也可以考慮采用一些新材料和新技術(shù)，如：對(duì)水泵的殼內(nèi)腔和葉輪表面進(jìn)行噴砂修補(bǔ)后，再對(duì)葉輪表面均勻的噴涂兩層泵增效節(jié)能涂料。水泵流道表面的氣蝕部分，在經(jīng)過噴砂修補(bǔ)、噴涂節(jié)能涂料處理后，殼內(nèi)腔和葉輪表面已被完整修復(fù)，其運(yùn)行及節(jié)能效果會(huì)有明顯的提高。

1.5 更換新型節(jié)能水泵

水廠水泵的選型，要考慮到水廠建設(shè)的初次投產(chǎn)、中期生產(chǎn)、理論生產(chǎn)規(guī)模以及季節(jié)性供水量的需求等，保證選用的水泵能夠達(dá)到水廠的建設(shè)目地。當(dāng)前，高效節(jié)能型水泵的技術(shù)含量較高，不僅節(jié)能效果顯著，而且在運(yùn)行過程中，振動(dòng)小且噪音低，其良好的機(jī)械密封性能，可以有效避免常規(guī)水泵軸向易出現(xiàn)滲漏的情況，降低水泵維修及保養(yǎng)的人力和財(cái)力投入，提高水泵的使用壽命。

2 水泵的改造技術(shù)

2.1 改造水泵的吸水管路

（1）通常情況下，水泵吸水管的管徑大于水泵進(jìn)水口的管徑，水泵吸水管與進(jìn)水口采用偏心異徑管聯(lián)接。當(dāng)吸水管內(nèi)的設(shè)計(jì)水流速為1.0m/s～1.2m/s時(shí)，吸水管的管徑要小于250mm；當(dāng)水流速為 1.2m/s～1.6m/s，或由于吸水管路較短、地形吸水高度較低等情況，吸水管內(nèi)設(shè)計(jì)水流為1.6m/s～2.0m/s時(shí)，管徑要≥250mm。

（2）當(dāng)吸水管從清水池內(nèi)直接吸水時(shí)，為了避免清水池水面出現(xiàn)漩渦而導(dǎo)致水泵吸入空氣，吸水管的進(jìn)口應(yīng)距離水面0.5m～1.0m；當(dāng)吸水管從井內(nèi)吸水時(shí)，為避免水泵吸入井底沉渣，吸水管進(jìn)口距離井底要大于0.8D（D為吸水管喇叭口直徑，一般為吸水管直徑的1.3～1.5倍）；吸水管的喇叭口邊緣與井壁的距離要大于0.75～1.0D；當(dāng)井內(nèi)安設(shè)多根吸水管時(shí)，各吸水喇叭口的間距要大于1.5～2.0D。

（3）在安裝吸水管水平段時(shí)，不得存有氣囊，且偏心異徑管的水平段要朝上，吸水管的頂部標(biāo)高要等于或略低于水泵進(jìn)水口的頂部標(biāo)高。

（4）吸水管路要盡可能的避免采用焊接或法蘭聯(lián)接方式，以免因橡皮墊老化而產(chǎn)生出現(xiàn)漏氣。

2.2 改造水泵的基礎(chǔ)

當(dāng)水泵原基礎(chǔ)較小時(shí)，可拆除后重建水泵基礎(chǔ)，否則，可將原基礎(chǔ)二次抹面（或貼面）后鏟除。水泵基礎(chǔ)一般要進(jìn)行兩次澆灌，為了確保在安裝水泵機(jī)組時(shí)，有充足的空間加墊鐵調(diào)整，在一次澆灌后，水泵基礎(chǔ)的標(biāo)高要低于設(shè)計(jì)標(biāo)高20mm～30mm。如果基礎(chǔ)標(biāo)高大于設(shè)計(jì)標(biāo)高，要用扁鏟鏟低，基礎(chǔ)標(biāo)高過低時(shí)，要在基礎(chǔ)表面鏟出麻面，再補(bǔ)灌原標(biāo)號(hào)的混凝土。當(dāng)原基礎(chǔ)周邊的尺寸小于設(shè)計(jì)尺寸時(shí)，要將原基礎(chǔ)外壁鏟成凹凸不平的形狀，再制模后重新澆灌，若周邊尺寸較大，則不必鏟除。基礎(chǔ)地腳螺栓孔可制成150mm×150mm×H的矩形孔（H一般為12～25倍的直徑深度），當(dāng)基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的60%以后，再安裝水泵機(jī)組并放置地腳螺栓。地腳螺栓的連接連接螺母端應(yīng)露出螺母2～3扣。水泵基礎(chǔ)在灌漿時(shí)要特別注意一下問題：（1）地基表面上的雜物要徹底清除。如果是沾在地基上的油垢時(shí)間較短，可采用氧乙炔火焰清除；（2）地腳螺栓的安裝孔內(nèi)不得存有雜物，可采用壓縮空氣將孔內(nèi)的灰塵吹凈；（3）灌漿用的混凝土，其砂料應(yīng)采用細(xì)碎石，水泥的標(biāo)號(hào)要高于基礎(chǔ)混凝土水泥標(biāo)號(hào)一級(jí)。灌漿時(shí)，振搗要密實(shí)，并避免地腳螺栓歪斜；（4）混凝土的灌漿作業(yè)要一次性完成，不可斷續(xù)施工。灌漿完成后，要做好混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，避免產(chǎn)生裂紋。當(dāng)基礎(chǔ)混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，再緊固地腳螺母。

2.3 改造水泵的壓水管路

（1）通常情況下，壓水管的管徑要大于水泵出水口的直徑，兩者采用異徑管聯(lián)接。當(dāng)壓管內(nèi)水流速為1.5m/s～2.0m/s時(shí)，壓水管的管徑要250mm；當(dāng)壓管內(nèi)水流速為2.0m/s～2.5m/s時(shí)，壓水管的管徑要250mm。（2）水泵的壓水管路設(shè)計(jì)要考慮施工方面的需求，并盡可能的降低水流的阻力。（3）水泵的壓水管路可以加設(shè)伸縮器，即可以預(yù)防管道在焊接時(shí)，產(chǎn)生的熱脹冷縮效應(yīng)，影響管路安裝，消除應(yīng)力，又可以方便壓水管路與主管道的安裝，起到保護(hù)設(shè)備的作用。

結(jié)語

水泵的節(jié)能改造，是提高水廠生產(chǎn)效率，降低供水系統(tǒng)能源消耗及運(yùn)行成本的有效途徑，現(xiàn)代化城市供水企業(yè)，應(yīng)在有效利用現(xiàn)有的設(shè)施和條件的基礎(chǔ)上，優(yōu)化和改進(jìn)供水系統(tǒng)的設(shè)備、設(shè)施和工藝，以較少的經(jīng)濟(jì)投入，實(shí)現(xiàn)最大的利益最大化，降低水廠生產(chǎn)過程中的能源損耗，從而為供水企業(yè)贏得良好的社會(huì)信譽(yù)和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]姜乃昌.水泵及水泵站（第4版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998.