自來(lái)水廠是能耗大戶，電耗主要消耗在水泵的運(yùn)行上。要想降低水廠的運(yùn)行電耗，首要任務(wù)就要想辦法提高水泵的運(yùn)行效率，減少無(wú)謂的能耗，此外對(duì)二級(jí)泵站的水泵的幾種流量調(diào)節(jié)方式從能量消耗的角度上進(jìn)行了分析，同時(shí)對(duì)二級(jí)泵站中水泵的變頻調(diào)速系統(tǒng)控制過(guò)程進(jìn)行了分析，并且針對(duì)實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意的問(wèn)題進(jìn)行了歸納總結(jié)。

1.積極實(shí)施泵站控制技術(shù)

對(duì)泵站的參數(shù)(例如流量、壓力或液位)進(jìn)行控制，一是為了滿足生產(chǎn)的工藝要求，二是可以盡量減少能量的浪費(fèi)。目前人們經(jīng)常使用的方法有：一是使用調(diào)速裝置調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速;二是通過(guò)大小泵搭配;三是閥門控制;四是調(diào)節(jié)水泵葉片角度的調(diào)節(jié)方式;五是通過(guò)回流或?yàn)a放的調(diào)節(jié)方式。

從多年的實(shí)踐中體會(huì)到，雖然各種方式都可以實(shí)現(xiàn)滿足工藝條件下的調(diào)節(jié)和控制，但是不同的控制方式或是同一種控制方式下不同的控制策略都可能會(huì)帶來(lái)不同的耗電效果，這里有一個(gè)耗電最低(優(yōu)化)的運(yùn)行方法和方式。為了得到這個(gè)最佳的結(jié)果，就必須對(duì)泵站的電耗因素進(jìn)行定量研究，之所以提到定量而不是定性，是因?yàn)橹挥卸坎趴赡軐?duì)節(jié)能改造的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)現(xiàn)性作出判別，這就是泵站量化節(jié)能技術(shù)的本質(zhì)所在。

在傳統(tǒng)的凈水廠設(shè)計(jì)中，進(jìn)行送水泵選型時(shí)，首先考慮水泵應(yīng)滿足最不利工況點(diǎn)的要求，即以供水管網(wǎng)的最高日最高時(shí)用水量和壓力來(lái)計(jì)算水泵的設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)揚(yáng)程。根據(jù)此法選型的水泵雖滿足了最不利工況點(diǎn)的要求，卻忽略了對(duì)能耗的考慮。改變水泵的工況點(diǎn)，通?？赏ㄟ^(guò)兩條途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)：一是調(diào)速運(yùn)行，即通過(guò)改變水泵的轉(zhuǎn)速，來(lái)改變水泵的運(yùn)行曲線，使水泵的出水壓力與管網(wǎng)實(shí)際所需一致，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

2.改造原有水泵的技術(shù)指標(biāo)

我國(guó)的水廠長(zhǎng)期以來(lái)，采用了各種類型的水泵。在不完全以新代舊的前提下，對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造勢(shì)在必行。根據(jù)工作情況的變化合理地選用新型葉輪，是改善泵組運(yùn)行提高效率的一個(gè)重要途徑。為此，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行的需要，合理選用新型葉輪。葉輪切削改造技術(shù)是水泵節(jié)能改造技術(shù)中最簡(jiǎn)便可行、最有效的一種方法，在水廠的改造中得以廣泛應(yīng)用。在水廠的改造中，無(wú)論是水泵選型，還是實(shí)施葉輪切削改造，均應(yīng)根據(jù)供水管網(wǎng)的實(shí)際所需，以管網(wǎng)用水的平均流量、平均壓力作為水泵的設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)揚(yáng)程進(jìn)行選泵或葉輪切削計(jì)算，同時(shí)兼顧大流量和小流量?jī)蓚€(gè)工況點(diǎn)均處于水泵的高效區(qū)間內(nèi)。通過(guò)改造，水泵實(shí)際運(yùn)行效率將大大提高，可大大降低能耗，不失為供水企業(yè)節(jié)能增效的重要舉措。

水泵控制閥是水廠一、二級(jí)泵房運(yùn)行機(jī)組的重要組成部件，是安裝在水泵出口處一種水錘防護(hù)裝置，它的主要作用是在停泵時(shí)防止水倒流和機(jī)組高速倒轉(zhuǎn)，避免可能由此造成水泵運(yùn)行機(jī)組的損壞。目前許多水廠，特別是一些中、小型老水廠普遍采用手動(dòng)控制閥，止回閥，電磁閘閥或電動(dòng)液壓蝶閥來(lái)控制和解決水泵機(jī)組停機(jī)時(shí)的水錘問(wèn)題，但實(shí)踐證明，這種種方法對(duì)于水泵的安全運(yùn)行還存在著諸多的不足，如手動(dòng)控制閥就不能有效地控制因突然停電，控制閥不能及時(shí)關(guān)閉造成外管路介質(zhì)對(duì)水泵機(jī)組的水錘沖擊;電磁、電動(dòng)液壓控制的裝置，由于電控部分電器元件配置復(fù)雜，且容易受到溫度、濕度、頻頻動(dòng)作等影響，出現(xiàn)故障的機(jī)率不可避免就會(huì)增多，液壓裝置出現(xiàn)堵塞、泄漏現(xiàn)象亦在所難免，何況電動(dòng)液壓蝶閥中的主閥板更是在一定程度上影響著介質(zhì)的輸送。所以及時(shí)制造一種全過(guò)程自動(dòng)操作的新型水力閥門，無(wú)需外接壓力水便能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)水泵控制閥的緩開(kāi)和緩閉是一亟待解決的重要問(wèn)題。

3.積極進(jìn)行水泵的更新?lián)Q代

在水廠設(shè)計(jì)中，進(jìn)行水泵選型時(shí)，應(yīng)對(duì)水泵的運(yùn)行工況進(jìn)行排列分析，從水廠的投產(chǎn)初期、中期至達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)模，以及不同季節(jié)的供水量要求，和每日的供水量曲線等，都應(yīng)有較深入的了解，以此來(lái)指導(dǎo)選用水泵，才能達(dá)到既滿足供水要求，又能節(jié)約能耗的目的。因此，推廣高效節(jié)能水泵質(zhì)量技術(shù)先進(jìn)，不僅在節(jié)能措施上獲得顯著的節(jié)能效果，其低噪音和低振動(dòng)技術(shù)使水泵運(yùn)行時(shí)，不產(chǎn)生環(huán)境污染，節(jié)能水泵還裝有優(yōu)質(zhì)機(jī)械密封，徹底根除了水泵軸向滲漏現(xiàn)象，有效地減少了水泵維修保養(yǎng)的工作時(shí)間，提高了設(shè)備使用壽命。

現(xiàn)在，我國(guó)已經(jīng)開(kāi)發(fā)了大量的水泵更新?lián)Q代產(chǎn)品。目前一些水泵廠正在生產(chǎn)多種高效節(jié)能多用途水泵。由泵體、葉輪和泵軸組成，配合電機(jī)實(shí)施，泵體內(nèi)設(shè)有自吸葉輪腔和離心葉輪腔兩個(gè)葉輪腔，并通過(guò)泵蓋隔開(kāi)，腔內(nèi)分別置有離心葉輪和自吸葉輪，自吸葉輪和離心葉輪裝在同一泵軸上，進(jìn)水管與離心葉輪腔相通。本發(fā)明具有自吸泵和離心泵的雙重功能，只需在離心泵初次啟動(dòng)前，將泵內(nèi)注滿液體即可，省力、省時(shí)間、操作方便。在動(dòng)力不變的情況下，其揚(yáng)程、泵效、流量等技術(shù)性能相對(duì)已有單一泵都有很大提高，且耗能低、體積小。如博山水泵制造廠生產(chǎn)的DL 多級(jí)立式泵被國(guó)家經(jīng)貿(mào)委評(píng)為國(guó)家級(jí)新產(chǎn)品，被機(jī)械部列為全國(guó)第十七批節(jié)能產(chǎn)品，深受國(guó)內(nèi)外用戶的好評(píng)。

4.改變廠水泵變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)

變頻調(diào)速的基本原理是根據(jù)交流電動(dòng)機(jī)工作原理中的轉(zhuǎn)速關(guān)系：公式(1)：n=60 f(1-s)/p，公式(2)：P=T*n/9550，由上公式(1)和(2)可知，均勻改變電動(dòng)機(jī)定子繞組的電源頻率 f，就可以平滑地改變電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變慢，軸功率就相應(yīng)減少，電動(dòng)機(jī)輸入功率也隨之減少。這就是水泵變頻調(diào)速的節(jié)能作用。

目前，國(guó)內(nèi)在水泵控制系統(tǒng)中使用變頻調(diào)速技術(shù)，大部分是在開(kāi)環(huán)狀態(tài)下，即人為地根據(jù)工藝或外界條件的變化來(lái)改變變頻器的頻率值，以達(dá)到調(diào)速目的。系統(tǒng)主要由四部分組成：(1)控制對(duì)象(2)變頻調(diào)速器(3)壓力測(cè)量變送器(PT)(4)調(diào)節(jié)器(PID)。系統(tǒng)的控制過(guò)程為：由壓力測(cè)量變送器將水管出口壓力測(cè)出，并轉(zhuǎn)換成與之相對(duì)應(yīng)的 4～20mA 標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，送到調(diào)節(jié)器與工藝所需的控制指標(biāo)進(jìn)行比較，得出偏差。其偏差值由調(diào)節(jié)器按預(yù)先規(guī)定的調(diào)節(jié)規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算得出調(diào)節(jié)信號(hào)，該信號(hào)直接送到變頻調(diào)速器，從而使變頻器將輸入為 380V/50Hz 的交流電變成輸出為 0～380V/0～400Hz連續(xù)可調(diào)電壓與頻率的交流電，直接供給水泵電機(jī)。

5.自來(lái)水廠水泵變頻調(diào)速應(yīng)用的注意事項(xiàng)

水泵調(diào)速一般是減速問(wèn)題。當(dāng)采用變頻調(diào)速時(shí)，原來(lái)按工頻狀態(tài)設(shè)計(jì)的泵與電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)均發(fā)生了較大的變化，另外如管路特性曲線、與調(diào)速泵并列運(yùn)行的定速泵等因素，都會(huì)對(duì)調(diào)速的范圍產(chǎn)生一定影響。超范圍調(diào)速則難以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。因此，變頻調(diào)速不可能無(wú)限制調(diào)速。一般認(rèn)為，變頻調(diào)速不宜低于額定轉(zhuǎn)速 50%，最好處于 75%～100%，并應(yīng)結(jié)合實(shí)際經(jīng)計(jì)算確定。

5.1 水泵工藝特點(diǎn)對(duì)調(diào)速范圍的影響

理論上，水泵調(diào)速高效區(qū)為通過(guò)工頻高效區(qū)左右端點(diǎn)的兩條相似工況拋物線的中間區(qū)域。實(shí)際上，當(dāng)水泵轉(zhuǎn)速過(guò)小時(shí)，泵的效率將急劇下降，受此影響，水泵調(diào)速高效區(qū)萎縮，若運(yùn)行工況點(diǎn)已超出該區(qū)域，則不宜采用調(diào)速來(lái)節(jié)能了。

5.2 定速泵對(duì)調(diào)速范圍的影響

實(shí)踐中，供水系統(tǒng)往往是多臺(tái)水泵并聯(lián)供水。由于投資昂貴，不可能將所有水泵全部調(diào)速，所以一般采用調(diào)速泵、定速泵混合供水。在這樣的系統(tǒng)中，應(yīng)注意確保調(diào)速泵與定速泵都能在高效段運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)。此時(shí)，定速泵就對(duì)與之并列運(yùn)行的調(diào)速泵的調(diào)速范圍產(chǎn)生了較大的影響。主要分以下兩種情況：

5.2.1 同型號(hào)水泵一調(diào)一定并列運(yùn)行時(shí)，雖然調(diào)度靈活，但由于無(wú)法兼顧調(diào)速泵與定速泵的高效工作段，因此，此種情況下調(diào)速運(yùn)行的范圍是很小的。

5.2.2不同型號(hào)水泵一調(diào)一定并列運(yùn)行時(shí)，若能達(dá)到調(diào)速泵在額定轉(zhuǎn)速時(shí)高效段右端點(diǎn)揚(yáng)程與定速泵高效段左端點(diǎn)揚(yáng)程相等。則可實(shí)現(xiàn)最大范圍的調(diào)速運(yùn)行。但此時(shí)調(diào)速泵與定速泵絕對(duì)不允許互換后并列運(yùn)行。

6.結(jié)語(yǔ)

優(yōu)化水泵的運(yùn)行效果、提高效率、降低電耗，方法是多樣的，不同的水廠可根據(jù)自身的特點(diǎn)選擇合理的方法，或者創(chuàng)造有利的條件來(lái)達(dá)到優(yōu)化目的。但節(jié)能工作的道路也是漫長(zhǎng)的，需要我們不斷地去摸索和總結(jié)。只要我們能夠持之以恒，一定能把節(jié)能工作做好。