王媚
摘要：本文分析水泵的耗能上升原因，提出改造方案，对自来水公司老泵房进行节能改造，去得了良好的经济效益。
关键词：泵房管网；节能
我公司第四水厂地处兰州市安宁区，1975年建成投产，以地下水为水源，输送到清水池，再泵房向城区配水，日供水量约为2.7万m3。根据时的供水状况，泵房共设有七台泵组，分别向高区和低压区供水，以水泵的运行台数来调节流量。
随着兰州市的经济发展、人口增长，以及城区供水管网的逐步改造，市区主供水管网与安宁区供水管网在末端连通并通水，导致四水厂的供水系统以及运行工况发生变化，从1991年起单位耗电逐年上升。1996年四水厂总单位电耗达到583kW"h/km3，其中泵房单位电耗234kW"h/km3。电耗逐年升高的原因有：(1)由于常年抽取地下水源，造成地下水位下降；(2)配水泵房的两条高、低归输水管路上，用户分布极为不均匀；(3)泵组的扬程按目前管网对水量、水压的要求，还有一定的富余扬程；(4)大小泵搭配的运行方式难以满足管网各个时段对水量、水压的要求。
针对以上问题，我们根据兰州市总体供水状况，首先明确四水厂的供水范围、方式及供水量在此条件下提出了管网及泵组的改造方案，取得了很好的节能效果。
一、改造方案实施
1．根据安宁区的用户分布状况以及用水量决定改变配水泵房的供水方式，在φ500mm的高压配水管之间增加几处联通管，由高低压分供改为统供，将原来的两条枝状管网改造为环状管网。这样不仅可提高供水安全可靠性和检修的方便与灵活性；而且可提高管网运行的经济性，降低管网水头损失。实施后最大供水扬程由原来的55m降至45m，平均供水扬程由原51m降至40m，充分挖掘了配水泵房的节能潜力。
2．对现有泵组采用切削水泵叶轮直径的方法满足管网对水量和水压的要求，提高运行效率，降低轴功率。水泵叶轮切削后，平均日配水电耗由234.33kW"h/km3降至201.97kW"h/km3。以每日供水量2.2万m3计，每天可节电712kW"h，1年可节电26万kW"h。
3．对主要泵组采用调速控制运行。
二、调速方案的选择
配水泵房现有七台泵组（三台10Sh6A、三台6Sh9、一台6Sh6A），运行方式由分供改为统供后，供水管网特性方程H=27+0.000015972Q2。通过分析最大日、平均日和最低日供水曲线，计算出各工况供水时段所需扬程如表1。
按平均日供水量2.2万m3/d、扬程35m计，可有以下两种调速方案。
1．选用一台14SA10B（Q=900～1260m3/h，H=51～44m，η=87%～84%，n=1450r/min，P=220kW）的泵组来配置调速装置，将管网最不利点的压力信号通过RTU端传递到泵房，输入至调速装置的信号输入端，形成闭环控制系统以满足整个供水系统高、均、低日及全天24h对水量、水压的要求，并保证管网最不利点有14m富余扬程，使泵组及配水管网达到一个最经济合理的运行状态。该方案从更换泵组，增设调速装置、通信系统及更新配套电气控制系统，总投资需60万元左右，一次性投资大。按日供水量2.2万m3，扬程35m，调速泵组的平均效率70％计算，约需3年可收回全部投资。
2．利用泵房现有的一台10Sh6A离心泵组配置变频调速装置。运行采用以调速泵为主供泵，其它定速泵为配供泵，按分时调压供水人工操作的开环控制方式，使泵组及配水管网达到一个比较经济合理的运行状况。由于只需加装一台容量为132kW的变频器，所以设备及安装调试费用仅为16万元。仍按日供水量2.2万m3/d、扬程35m，调速泵与定速泵组的平均效率按53％计算，约19个月即可收回全部投资。
比较以上两种方案，并结合我公司近、远期总体改造规划，第一种方案虽然运行合理，节电效果显著，但一次性投资较大，回收期较长；第二种方案虽然经济效益和节电效果不如第一方案且工艺运行较复杂，但投资少、实施容易、见效快，而且回收期短，故选择第二方案。
三、实施效果
调速运行工况为，当流量增加到最大供水量时，调速泵以额定转速和定速泵并联运行；当流量降低时，调速泵调速改变定速泵的并联运行工况，以满足流量和水压要求；当流量减少到一定值时，定速泵停车，仅由调速泵运行满足供水量和水压。
变频装置选用日本富士产FRN132PS4JE，依据往年每日供水量及供水压力的变化情况、管网特性方程H=HsT+SQ2和最高日、最低日、平均日供水时的最高及最低流量，给出泵组运行的性能曲线，找出相应的工况点，确定调速泵组的最大调速比(ne/n0)0.77:1。按照分时调压供水的运行方式运行至今，效果良好。首先实现了电机软启动、软停止的功能，配水电耗由改造前的201.97kW"h/km3降至166kW"h/km3，在近两年半内共供水20537km3，实际节电738715kW"h，约合29.5万元。实际改造费用为16.48万元，不考虑银行利率和设备折旧等因素，扣除实际改造支出，净节约资金13.07万元。该项改造取得了良好的经济效益。
四、结语
对老泵房的泵组进行调速改造须考虑以下间题。
1．分析供水量、供水范围的变化，确定输配水管网分布是否合理；依据当时供水量的最大日、最大时、平均日、最小时水量扬程确定供水量变化范围并算出调速比。调速方案的选择，要按照经济、可靠、回收期短、见效快的原则进行，同时还要结合本单位的近远期改造规划，防止出现重复投资。
2．供水泵泵组、调速改造应注意：(1)必须在水泵满负荷的运行条件下进行调速改造；(2)应根据净扬程的高低和管网特性方程确定调速方案；(3)当调速泵与恒速泵并联运行时，受调速泵封闭扬程Ho的影响，调速范围受到限制。应使Ho大于定速允许运行的最低扬程，否则调速泵将停止供水，甚至倒转。Ho一般应控制在70%～100％内；(4)配水泵组最好在保持管网末端压力恒定的前提下进行闭环调速控制；(5)调速泵组应满足供水流量变化的幅度（≥10%），并保证全年有足够的运行时间（尽量减少检修时间）和工况变化运行时间（≥30%），不能长期在额定转速下运行，以保证获得满意的节能效果。(6)应将调速装置控制按钮、状态信号灯、调速旋钮以及转速指示放在操作盘（台）上，由操作人员控制；调速装置的相关参数及功能由专业技术人员调整设定。