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供水泵站水泵节能改造技术以及改造效果
RSS 打印 复制链接 发布时间:2016-09-06 10:39:07

摘 要:自来水公司负责整个城市城区的供水工作,供水服务少不了水泵的支持,然而,从目前来看,水泵的电耗量较大,这样无疑加大了供水成本,影响了供水企业的经济效益。所以,必须加强对供水泵的节能改造,通过优化水泵内部结构,提高其性能,调整水泵配置方式等来达到节能效果。本文分析了供水泵站水泵节能改造技术以及改造后的效果。 

  关键词:供水泵站;水泵;节能改造;技术;效益 

  1 供水泵站的节能改造策略 

  1.1 数据采集及分析 

  (1)数据分析对于机泵节能降效改造有着非常重要作用;对机组运行相关数据进行采集,如电机电流、功率、管网压力、流量等数据采集,有条件情况下,首要采用PLC数据采集,方便提取相关数据,并分析离心泵运转相关曲线,计算各机组的配水电耗等数据。 

  (2)对症下药:通过数据分析,找出主要问题改善方法,做对比方案分析,并考虑经济成本,改造难度,节能效果等等因素。 

  1.2 提升水泵的运转效率 

  不同型号的水泵有着不同的运转效率,例如:双吸离心式水泵的运转效率通常在80%-85%,然而,在实际工作时,很容易出现水泵配置不合理,无法同现实工况有效配合等现象,通常会导致水泵运转的工况点远离高效区,使得水泵潜在的运转能力得不到充分发挥,影响其工作效率。经过实践分析表明:一些水泵在实际运转时效率仅达到设计标准的一半。对此可以选择下面解决对策: 

  (1)切削叶轮。可以从水泵的叶轮入手,适度地加以切削,从而优化其性能,以此来提升其运转效率。然而,叶轮切削模式的使用方法的利用条件相对有限,一般适合水泵运转所在地叶轮切削程度最高的范围内,同时比转速也会影响离心泵的最大切削量。 

  (2)调换水泵。如果水泵工作的地方距离高效区较远,就不适合选择叶轮切削模式,取而代之是要科学地更换水泵,根据工况需求来进行适应性选择,以此来确保水泵运转效率,从而获得良好的经济效益。 

  1.3 安装调速水泵 

  离心式水泵通常适合工业用水、居民日常供水的服务,水泵的特性曲线和供水管道的阻力曲线交叉处的工程概况会在很大程度上影响离心式水泵的输出特性。 

  为了达到节能经济的目的,一边可以选择具有变频调速功能的电动机,依靠其科学调整水泵的运转速率,从而使水泵灵活适应不同的工况。水泵的功率消耗会随着其转速的降低而降低,从而节省更多的能源,实践证明在变频器的帮助下,节电率达到20%-50%。 

  1.4 注重设备的维护 

  一般来说,根据实际使用情况,定期对水泵机组维护保养工作,更换轴承润滑油,打开水泵盖检查叶轮气蚀情况,轴套磨蚀情况。 

  (1)泵叶气蚀严重情况:找出气蚀原因,并对叶轮进行修补,可在叶轮表面选用涂环氧树脂或合金粉末喷涂等方法修补。 

  (2)更换水泵填料:用泥状软填料代替石墨盘根和碳纤维盘根,减少维修率,保护水泵轴寿命,密封泵轴,减少汽蚀现象。 

  1.5 优选水泵节能改造策略 

  (1)首选用国家节能产品,淘汰高效能电机、水泵、阀门。 

  (2)一些生产制造企业,由于生产,需要较高的供水水压,而且一日之内水体需求变化程度也较大,这样就对供水泵站提出了新的要求,可以调整变频设备数量,在此基础上来科学掌控阀门开度,最终达到水压调节的目的。这样不仅能够满足企业的用水需求,也能达到节能降耗的目的。 

  (3)如果水泵处于非调速运转状态,同时,其工作所在地同设计的规定出入很大,而且也无法通过采用其他方法来优化其运转效率,此时,可以考虑调换新的水泵。相反,如果水泵机组的工作地点,同设计的规定出入不大,则不必调换水泵,试着进行优化处理,一般可以选择叶轮切削法,以此来调整其运行曲线,从而提升其运转效率。通常来说,此时水泵的性能不会发生变化,而是其性能参数出现了一定程度的优化,所以,这种方法适合用在离心水泵。 

  2 改造实际例子分析 

  某地级市供水厂,泵站中配置了5个离心水泵,其中有四个20sh-9A水泵的扬程达到500千帕,额定流量达到1960立方米/小时,所安装的电机,功率达到400千瓦,转速也达到970圈/分。额外的另一台中内部设置了变频调节设备,发挥系统调压功能,其扬程达到440千帕,额定流量仅为1300立方米/小时,所选择的电机功率达到220千瓦,转速达到1500圈/分。

  总体上,这样的泵站水泵配置能够满足整个城区的供水服务,城区内部的用水需求也基本得到了满足,然而,经过长时间观察供水资料信息可以看到,该供水厂供水压一般达到0.36兆帕,水泵运转过程中,其设计的扬程却未得到充分利用,实际所用扬程仅为67%。这样的运行扬程导致了水泵无法有效运行,进而水泵的运行效率低下。 

  2.1 优化与改造方案 

  (1)叶轮切削方案。依靠原有的水泵叶轮,参照切削规律和原理,并结合泵房的现实工作水平,以及供水实际需要的扬程、流量以及所需功率等等,来科学切削水泵叶轮,从而达到水体有效供应与供应量调节的各种需求。 

  因为该供水单位泵站所选的水泵为20sh-9A型,其比转数为90,同时已经被切削了一环,在此基础上继续切削,那么其扬程则要达到0.42兆帕。 

  经过专业的叶轮切削技术指导,实行切削改造后,水泵运转效率显著提高,而且其运转中的负载也急剧下降,防止了超载问题,电机运转也得到极大的优化和提高。然而,这也使得水泵供水能力受到不良影响,同初始状态对比起来,流量有所下降,下降幅度达到5%。而且这种方法所适用的范围十分有限,仅仅可以优化并改善水泵的性能参数。 

  (2)换新型号的水泵。将原来的水泵替换掉,换成KBS50-500的型号,实际的参数为3150立方米/小时,扬程达到0.38MPa,电机功率达到400千瓦。   经过计算得出:P有效 = 317千瓦, 

  η泵=0. 88 

  P轴功率=360 千瓦 

  一般来说,在不考虑额外损失的前提下,电机输出功率和水泵轴功率大体相当,这样就可以得出:水泵实际工作时的功率392千瓦,小于400千瓦,达到了电机功率的要求。 

  2.2 方案的对比 

  这两类方案都有不同的优势和劣势,叶轮切削无需投入大量资金,然而,却达不到预期的节能效果,水泵只是性能参数发生变化,然而,从根本上来看水泵的性能依然未达到改变,无法满足高效节能工作的效果。 

  第二种方法更换新的水泵,这种方法通常需要大量的资金投入,而且需要一个系统、有条理的施工程序,其周期也较长,然而,水泵型号经过调整更换以后,水泵的运转效率得到了充分提高,也达到了最佳的节能减耗效果,值得深入研究和长远发展。综合对比看来,由于更换水泵型号能够达到预期的节能效果,其运转效率能够得到有效提高,相比之下,更适合考虑调换新型号的水泵。 

  2.3 节能改造的结果 

  通过对其中两台水泵型号的调换,KBS50-500型号的水泵,其固定设计的流量为3150立方米/小时,扬程达到0.38MPa,经历了一段时间的运转与使用,最终的工作运转信息如下表: 

  经过调整水泵型号,最终得到的水泵运转工作效率: 

  经过水泵型号调换的节能改造后,能够维护管网0.34兆帕的压力不变,此时水泵的供水量显著提高,上升至3350立方米/小时,其供水量也得到了显著提升,提升效率达到20%,水泵运转效率也急剧提高,同未改造前相比,效率提高了20%。 

  总的看来,经过水泵型号调换的节能改造后,水泵的耗电量明显减少,对应所缴纳的电费也减少,经过总的分析和计算,水泵的电能年节省量得到了将近64000000千瓦.时/台。 

  3 节能改造的效果分析 

  经过一年时间内一系列的水泵节能优化改造,水泵的耗电量显著下降,电费成本明显降低,供水企业的供水成本得到了控制,总体来看企业收获了较高的经济回报。正是由于这种试验性改造收到了较好效果,该自来水公司决定扩大改造规模,逐步实现厂内供水设备的全面改造、升级,最终受到节能、降耗、控制成本的理想效果。 

  4 总结 

  供水泵站水泵节能改造是十分必要的,水泵的耗电量高低关系到供水单位的经济效益,影响到供水经济收益。通常来说,城市建设规模较大、速度较快,而且项目建设变数较多、变化较大,这样就无法有效预测、分析其所需的供水量,从而可能出现水泵扬程得不到充分利用,造成巨大的资源浪费现象,必须加强对水泵的节能改造,从而确保水泵的工作效率和效益。 

  参考文献: 

  [1]毛正孝,赵友君.泵与风机[M].北京:中国电力出版社,1999. 
[2]韩安荣.通用变频器及应用[M].北京:机械工业出版社,2000.

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