送水泵房機組改造設(shè)備選型設(shè)計實例分析

福建省泉州市自來水有限公司，福建泉州，362000

摘 要：伴隨我國社會經(jīng)濟發(fā)展速度的加快和科學技術(shù)水平的提升，我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)在發(fā)展的過程中對新型機械設(shè)備和專業(yè)技術(shù)的應(yīng)用程度也在不斷加深。送水泵房機組作為我國自來水廠中重要的設(shè)備，本文以該設(shè)備為例，對機組中相應(yīng)設(shè)備的改造和選型設(shè)計工作展開研究與分析。

關(guān)鍵詞：送水泵房；機組改造；設(shè)備選型；設(shè)計實例

引言

城市化建設(shè)進程的加快，也在一定程度上增加了城市居民的用水量，這使得自來水廠中送水泵房的重要性也在不斷提升。由于當前我國大部分送水泵房中的機組在運行時存在問題，所以，對機組設(shè)備的選型改造進行設(shè)計勢在必行。

泉州市北區(qū)水廠于1984年底建成投產(chǎn)，原送水泵房水泵設(shè)計選型為大機組揚程55m，小機組揚程48m。90年代初第三水廠籌建，1992年的初設(shè)計文件中明確提出：第三水廠機組設(shè)計揚程明顯低于北區(qū)水廠，運行中存在沖突，在第三水廠投產(chǎn)后，北區(qū)水廠送水機組需更換降低揚程。但是第三水廠與北區(qū)水廠在1994年12月至2007年12月的13年間共用一條供水干管（少林路DN1200），除了難以計量的能耗損失外，并無其它明顯沖突之處。直至2007年12月第三水廠DN1400二期供水干管建成通水后，市區(qū)水質(zhì)投訴明顯劇增，在經(jīng)歷了長期的調(diào)查研究后發(fā)現(xiàn)，其中一項重要原因就是兩水廠供水高程的不協(xié)調(diào)，造成管網(wǎng)水流向的頻繁改變（三水廠DN1200干管日間向市區(qū)方向供水，后半夜低峰時段甚至產(chǎn)生零流量），洗管效應(yīng)導(dǎo)致管網(wǎng)內(nèi)水質(zhì)惡化。為了保證管網(wǎng)正流向，改善用戶水質(zhì)，我們于2009年6月19日開始，對北區(qū)水廠生產(chǎn)下達了調(diào)度指令，日間及上半夜只能運行一大兩小機組，后半夜只能運行一大一小機組，此后情況有了較大改善。可是偶然狀況仍時有發(fā)生，要徹底解決該矛盾，關(guān)鍵在于科學合理地配置機組使之與管網(wǎng)運行狀況相適應(yīng)，即對送水泵房進行機組改造，并且現(xiàn)狀機組為八十年代設(shè)備，又不在高效區(qū)運行，效率低下，從節(jié)能的角度也是極有必要改造的。

1揚程選擇

《給水專項規(guī)劃修編》（2001年）管網(wǎng)平差方案二中泉南供水高程黃海高程

43m，北區(qū)水廠為34m。2009年度修編中泉南供水高程47m，北區(qū)水廠為38m。因現(xiàn)狀管網(wǎng)與平差計算中很多狀況不符，不確定因素較多，如按管網(wǎng)平差中數(shù)據(jù)計算選型，機組揚程過低，為了安全起見，以下采用管網(wǎng)實測數(shù)據(jù)選配機組。目前泉南送水泵房實際供水高程為48m，為變頻恒壓供水；2009年3月4日15：00實測：北區(qū)水廠送水泵房外實測數(shù)據(jù)一期出水管（沿東湖街與溫陵路管線相連）供水高程約為49.5m，二期出水管（與DN1200連接）供水高程約為48.5m。北區(qū)水廠清水池底高程為6.5m，按最低水位1.0m計算，機組最大揚程為：供水高程49.5m+泵房內(nèi)損失3m-清水池最低水位線高程7.5m=45m，但是北廠清水池長期處于2.5m以上，如按常液位選型，與計算匹配的揚程應(yīng)為44m。考慮到安全余量，建議水泵揚程選用45m，對于略高出部分采用變頻調(diào)壓使之與管網(wǎng)實際需要相匹配。改造后根據(jù)機組與管網(wǎng)的匹配情況泉南公司出水壓力也可適當降低。

2機組選型方案

以舊水泵信息為依據(jù)（實際運行數(shù)據(jù)記錄）：

北區(qū)水廠在2009年6月以前流量基本在2300-2400m3/h；個別時段如午夜0時左右，為防止清水池溢流，班組又不愿降低產(chǎn)量，而將送水泵房一大兩小機組調(diào)整為兩大，則流量可達2700-2800m3/h左右，日均產(chǎn)量5.9萬噸左右。實施機組調(diào)度后，白天一大兩小約2400m3/h，后半夜一大一小1800m3/h，日均流量5.3萬噸左右。觀察歷史數(shù)據(jù)，在未調(diào)整機組情況下，北區(qū)水廠流量穩(wěn)定，供水高峰與低峰時段并無明顯波動。

本著生產(chǎn)安全、節(jié)約投資又調(diào)度靈活的原則，在參考北區(qū)水廠目前運行流量及壓力條件下，力爭實現(xiàn)最大節(jié)能效果進行選型。因國外技術(shù)高效率水泵機組價格昂貴，本次方案盡量減少了機組配置數(shù)量。

方案1、采用一用一備兩套相同機組配置，均配備變頻調(diào)速控制。以全天開一臺機組工頻最優(yōu)狀況下可供6萬噸/日計算，則流量為2500m3/h。該方案優(yōu)點：機組數(shù)量少，設(shè)備投資小，長期運行節(jié)能明顯。

缺點：單機功率太大（400KW）；進出水管徑一定要進行擴大，土建施工量大且水力條件不好；與管網(wǎng)的匹配程度不好掌握。

方案2、采用兩用一備三套機組配置，其中兩臺配備變頻調(diào)速控制。取單臺流量約為1600m3/h，以全天開兩機并聯(lián)在工頻下運行計算，至少可供6.1萬噸/日（按保守計算，并聯(lián)流量取總流量的80%；實際在管網(wǎng)較優(yōu)的狀況下可達90%多）。

該方案缺點：大機組數(shù)量多，設(shè)備投資大，在北水廠需要挖潛增產(chǎn)的情況下更為經(jīng)濟。優(yōu)點：其中兩臺的進出水管徑不需擴大，一臺可能需要擴大，改造施工難度居中；水力條件較優(yōu)；調(diào)配方式較方案一靈活。

方案3、采用兩大兩小四套機組配置，采用流量1770m3/h揚程45m，及流量600m3/h揚程45m各兩臺，日常運行一大一小，低峰時段運行一大；其中兩臺大機組配變頻調(diào)速控制（可選擇一控一或一控二）。

該方案缺點：機組數(shù)量多，設(shè)備投資大。優(yōu)點：大小機組均有備用，進出水管徑均無需擴大，改造施工難度降低；水力條件較優(yōu)；調(diào)配方式最為靈活。

方案4、采用一大一小兩套機組配置，采用流量1770m3/h揚程45m，及流量600m3/h揚程45m各一臺，其中大機組配備變頻調(diào)速控制。

該方案缺點：無備用機組，檢修或故障時利用舊機組供水。優(yōu)點：投資最省，在目前北區(qū)水廠生存年限難以預(yù)計的情況下不致浪費。

因北區(qū)水廠送水泵現(xiàn)狀進出水管彎管過多，尤其是吸水管三級90°彎，嚴重影響水泵性能，造成氣蝕。如配合該次改造拉直，施工比較復(fù)雜有一定難度。為了減少施工投資及安全風險，最后確定方案四。

工程驗收運行一年后，新設(shè)備運行各項技術(shù)指標正常達到預(yù)期的節(jié)能效果。新的生產(chǎn)報表統(tǒng)計改造后新機組動力電單耗比舊機組節(jié)約35.55Kwh/km3，年節(jié)約用電742284kwh。

3結(jié)語

總而言之，通過上文具體案例的分析和研究，筆者對送水泵房中的機組設(shè)備進行選型改造展開了研究，以期可以為相關(guān)企業(yè)發(fā)展建設(shè)提供一定的意見參考，以此來推動我國城市化建設(shè)水平的提升和社會經(jīng)濟的穩(wěn)步發(fā)展。

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作者簡介：

邱荔萍/女/1972年生/福建龍巖人/本科/工程師/研究方向為設(shè)備管理及給排水設(shè)計