提高中小型泵站綜合效率措施探討

田日青，張 鐸

（大同市供水有限責任公司，山西 大同 037000）

0 引言

在中小型泵站運行過程中，泵站的能源單耗是一個重要技術經(jīng)濟指標，提高每度電、每噸油的提水量，或降低每千噸水的能源單耗，都是節(jié)約能源、降低成本的關鍵；具體表現(xiàn)在設備效率的高低、機組配套的合理性、機房布置的好壞、水頭損失和機組工況等的綜合效率上。能源單耗與泵站效率成反比，泵站效率越高，能源單耗就越低；反之愈高。從泵站站普查情況來看，泵站效率普遍在50%以下，千噸水能源單耗在5 kW·h以上。提高泵站效率，對于節(jié)約能源，降低供水成本，增加泵站效益具有重要意義。

1 提高泵站設備效率

泵站效率，就是水泵、動力機、進出水管路、傳動裝置、進出水池等的綜合效率。提高泵站效率，必須從設備更新改造、工程布設、經(jīng)營管理等方面全面提高、協(xié)調(diào)配合，發(fā)揮出設備的綜合效益。

1.1 合理配套機泵

根據(jù)水源含沙量選擇泵型。水源含沙量高，對水泵摩阻力就大，致使水泵的泵殼和葉軸磨損加大，水泵運行不穩(wěn)定。對含沙量高的水源應選用雙吸泵或污水泵，反之選用單吸泵或雙吸泵，以適應水源含沙情況。

調(diào)整轉速。水泵不在高效工況區(qū)工作時，調(diào)整轉速可改變水泵的實際揚程和流量。水泵的揚程與轉速的平方成正比，流量與揚程成反比；轉速的改變是有限度的，轉速改變過大會降低泵的效率，提高轉速不超過10%，降低轉速不超過40%。

配套動力機要合理。泵站在配套功率上存在的主要弊端，是大馬拉小車。配套功率過大的電機必須更換，選用合適功率的電機，若實配轉速低于水泵額定轉速，一般可提高水泵轉速；若實配轉速已超過水泵額定轉速10%以上，根據(jù)情況更換機或泵，使機組在高效工況區(qū)工作。

1.2 加強機泵維撿

加強防磨、防腐工作。在水泵運行過程中，由于泥沙、氣蝕和高速水流的作用，容易引起水泵的葉輪、口環(huán)、泵殼、軸套以及填料等的磨損。停泵時間過長，會導致水泵各部位的銹蝕和水泵性能的變化，降低水泵效率，必須通過涂表面基液進行防腐和防磨工作。

調(diào)整葉輪。一些泵站流量滿足設計要求，揚程偏高。多級泵可通過減少葉輪數(shù)量，來達到設計要求；單吸或雙吸泵可通過車削葉輪來滿足設計要求，車削量應通過計算和按規(guī)范要求確定。根據(jù)水泵比轉數(shù)，葉輪車削的允許值為20%～7%，在條件允許情況下可通過實驗來確定。

提高葉片表面光潔度。用手提砂輪或油石對葉片進行修整，可顯著提高水泵效率。

提高機組的安裝精度。在條件允許的情況下，盡可能地降低機組安裝高程，減少吸程；在機組安裝過程中，縱橫軸線的統(tǒng)一和水平、標高的找正，靠背輪間隙量、密封間隙的精度，是提高效率、降低能耗的關鍵。

密切監(jiān)視水泵填料情況。水泵填料壓的太緊會增加摩阻力，泵軸扭距加大，從而加大負荷，降低效率，耗能增加，甚至損壞填料，如壓的太松，會引起進氣現(xiàn)象，使水泵性能降低、效率降低。

防止水泵進氣。吸水管漏氣、前池水位過低都會引起水泵進氣，引起機組超載、汽蝕、振動和噪音等不良后果。

1.3 嚴格控制動力機的備用系數(shù)

備用系數(shù)越大，效率就越低。合理選擇動力機的備用系數(shù)，對提高裝置效率有重要作用，對嚴重影響效率的動力機應預更換。

1.4 確保電動機的額定電壓

電壓一般不會增大，往往在用電高峰期，電壓是不足的。當電壓下降超過10%后，電流加大，電機發(fā)熱，轉速下降，電機效率下降，使水泵工作點轉移，水泵效率隨之下降。小型泵站可避峰運行，中型以上泵站，可對輸供電線路進行改造，選配合適的導線和導線斷面，提高電壓；新建泵站可采用“站變合一”的供電方式。

1.5 提高傳動裝置效率

條件容許情況下，要盡量采用直接傳動，直接傳動的動力機與水泵轉速一致，效率最高。當需采用變速傳動時，要盡量使用三角皮帶，防止皮帶過緊或過松，否則都會降低效率。

2 合理布設泵站輔助設施

2.1 合理核定管徑

管徑的大小，決定了投資與水頭損失的大小。管徑大、投資大，水頭損失小、效率高；反之管徑小、投資省，水頭損失大、效率低；要根據(jù)不同的管材來確定經(jīng)濟管徑。

2.2 選用合適的管材

通常情況下，泵站的進水管一般選用鋼管、鑄鐵管，出水管一般選用鋼管、鑄鐵管、PCP管或PCCP管。目前環(huán)向加筋高密度聚乙烯管材抗內(nèi)外壓能力強，最高可達2.0 MPa，糙率低,重量輕、安裝簡便、投資省，可降低工程造價30%～60%，出水管選用聚乙烯管材，可大幅提高泵站效率。

2.3 減少管路長度、減少附件

盡量縮短管路、減少彎頭和附件，提高管路效率。如把平裝水泵改斜裝，既可縮短管路又可減少彎頭，使效率大大提高。改正吸式為負吸式泵站，也可減少管路和附件，提高使效率。管路過長可增設排氣閥，減少管路運行中含氣現(xiàn)象，以提高出流能力、減少管路振動、防止漏水和爆裂。長距離管路在地形條件允許情況下，可增設調(diào)壓井，以降低機組揚程，利用地形差實現(xiàn)自流。

2.4 改造進出水池

進出水池流態(tài)，關系到水紊的效果，影響機泵、管路等的效率，引起噪音導致機組發(fā)生振動，影響機組正常工作，治理措施有以下幾點。

增建攔污柵，加強清污工作，防止水草雜物進入水泵阻塞流道；引水渠和進水池盡可能在同一直線上布置，保證水流正向進入，防止在池內(nèi)產(chǎn)生渦流，使水泵高效運行。引水渠和進水池不在同一直線布置，可增設導流建筑物改變流態(tài)；改造進水池的布置形式和尺寸，防止造成漩渦。

進水管口懸空度不夠，會造成管口水頭損失增大，水泵效率降低、池底沖刷，嚴重的會吸起池底建材。采取增設導板或隔離板改善進水條件，以提高水泵效率。

根據(jù)壓力管出流方式，中小型泵站出水池可分為自由出流式出水池和淹沒出流式出水池。自由出流式出水池揚程損失較大，適用于小型泵站；淹沒出流式出水池，根據(jù)防止停機倒灌的斷流方式，分為拍門式、虹吸式和溢流堰式淹沒出流出水池，從節(jié)省投資、降低揚程、提高效益來看，虹吸式淹沒出流出水池效果最佳。

出水池與出水管應把握好兩點消能措施：一是出水池邊墻與出水管口之間的距離應大于1.25倍出水管直徑。二是多條出水管，管間距離應大于2.5倍出水管直徑。

出水池與渠道的銜接段應設漸變段，為使水流平順地進入渠道，出水池邊墻與漸變段夾角必須大于110°，漸變段與渠道的收縮角以20°～45°為宜，否則出流沖擊在漸變段上，會產(chǎn)生反流，影響出流，降低效率。

2.5 合理布置機泵安裝高程

在條件允許的情況下，盡可能降低機組安裝高程或增加灌注水頭，防止水泵產(chǎn)生汽蝕，可提高水泵效率。

3 強化經(jīng)營管理

提高泵站效率，抓技術改進，也要加強管理，健全管理機構，強化制度建設。加強經(jīng)營管理、講究經(jīng)濟效益，不斷提高經(jīng)營管理水平，加強核算，做到值班有制度、運轉有記錄、消耗有定額、定期養(yǎng)護與維修，嚴格執(zhí)行操作規(guī)程，使機組運行經(jīng)濟合理。切實加強挖潛配套工作，對配套不合理，狀況不良機泵，要進行修理或調(diào)配。做好引渠、進出水池泥沙清淤工作，改善水流條件。積極采用自動化，實現(xiàn)人機對話，系統(tǒng)監(jiān)測泵站各項技術參數(shù)，提高泵站效率。