排水泵站中的水泵節能措施分析

朱海潮 劉繼宗

摘 要：為滿足城市建設需求，水泵站發展速度不斷提高，相應的對電能的需求也就更大，為實現排水泵站的持續發展，必須要在現有的基礎上對其進行節能分析。即在保障防汛排漬基礎功能正常發揮的前提下，對系統結構進行適當的調整，提高能源的利用效率，提高各項能源應用的合理性。在對排水泵站進行節能分析時，需要結合其所具有的特點，從細節入手進行調整優化，文章就此方面內容進行了簡要分析。

關鍵詞：排水泵站；水泵節能；降耗優化

就排水泵站發展現狀開看，逐漸有更多新型技術被應用其中，并取得了良好的效果。但是從能源利用角度來分析，則必須要對排水泵站水泵設備系統進行節能優化，提高各項能源的利用率，減少電力能源的浪費。從實際情況進行分析，我國泵站運行所消耗的電力能源可以占據到全國總發電量的10%左右，而水泵作為主要能源消耗設備，必須要進行節能優化處理。

1 水泵站能源消耗分析

1.1 水泵站系統組成

水泵站主要作用就是汛期雨水以及城市生活污水的抽排，以此來降低城市漬災問題的發生，提高汛期雨季城市的安全，確保城市內各項基礎職能的正常發揮。為了能夠將水源輸送到位置更遠的位置，能耗不但發生在泵站內部，同樣也會發生在泵站輸變電設備以及輸水渠道等環節中，因此在對其進行節能優化研究時，就需要結合其系統構成做好每個細節的研究。一般水泵站由輸變電設備、泵站與輸水渠道組成，應做好每個環節對系統能耗以及效率影響的分析，并在此基礎上有針對性的選擇措施對系統進行設計優化，充分挖掘系統所具有的節能潛力。

1.2 能源消耗分析

對水泵站系統運行能耗特點進行分析，電能從區域變電所經過輸電線路傳輸到泵站，在由泵站輸出到變壓器降壓，最后經過配電線路、控制柜分配到各臺水泵配套的電動機。整個運行過程中，電能損耗主要分為輸電損耗功率P輸電損，變電損耗功率P變損以及配電損耗功率P配電損，需要從不同環節進行分析[1]。另外，在水泵運行時會利用電動機將電能轉變為機械能，進而產生電機損耗P機損，并且轉化后的機械能通過皮帶轉動會傳輸給水泵，后通過水泵、進出水管等部分的時候也會從產生損耗。排水泵站系統運行過程中，進水側渠道水位會降低，而出水側渠道水位則會上升，產生水體流動，最終將水運輸到距離更遠以及位置更高的位置。

2 水泵站水泵節能優化要點

2.1 合理選擇水泵設備

水泵是排水泵站主要能耗設備，結合泵站功能運行發揮的特殊性，想要將節能降耗貫徹到排水的整個過程中，首先必須要做好水泵設備的對比選擇，一般可以選擇用立式污水泵、潛水排污泵以及軸流泵等。無論是選擇應用哪種水泵，均需要保證其揚程與流量等可以安全滿足排水需求，可以持續有效運行。如果所選水泵性能良好，這樣在運行過程中，即便是出現最低或最高揚程時對效率造成一定影響，也不會產生過多的損耗。另外，水泵選型后還要保證幾何安裝高度的合理性，避免受汽蝕因素影響而造成限制流量增加，導致水泵安裝效果達不到設計要求。幾何安裝高度的確定，應以以往實際經驗作為依據，結合實際情況進行設計，如水泵揚程大則安裝高度應大。

2.2 優化泵站系統運行

在水泵站系統運行過程中，水泵作為主要設備，在運行時會產生較大的機械損耗，針對此就需要做好相應的設計優化工作。結合實際情況來看，系統機械損耗主要原因是安裝質量與維修養護效果，如果設備未嚴格按照設計與專業要求安裝，這樣在正式投入使用后會加劇機組振動，零件磨損嚴重，不但會縮短設備服務年限，同時也會增大系統運行產生的損耗[2]。可以從三個方面來進行優化，即軸承損失、填料損失以及輪盤損失，要求系統在運行時需要及時補充軸承內潤滑油或者潤滑脂，控制好添加的油位，對已經變質的部分要及時更換，并按照專業操作過程來對其使用效果進行檢測。為降低填料損耗，需要控制好填料蓋，避免軸承與填料摩擦過大而造成損失，同時還可以向填料中滴加水滴，并對損壞的填料及時進行更換，將其控制在密封度良好的狀態。而輪盤損失則主要是因為葉輪前后蓋板外表面與水產生摩擦，在進行優化時要盡量降低過流壁面的粗糙程度，例如在利用砂輪磨光處理后，涂刷環氧樹脂可以提高蓋板表面光潔度，達到降低損耗的目的。

2.3 水泵況點調節

一方面，調節水泵特性曲線，包括葉輪切削、水泵調速以及葉片角度等；另一方面，調節管路特性曲線，包括旁通閥與關閥調節等。從實際經驗進行分析，對于離心泵的調節可以選擇用變徑方式，而混流泵則應選擇用變速方法，需要結合實際情況來選擇相應的調節方法。例如轉數調節即以改變水泵轉速為目的，改變水泵性能曲線，對水泵工作點進行調節。其中轉速降低時要具有一個時間段，并且不能降的過低，避免造成水泵效率降低，一般情況下將轉速降低到額定轉速30%-50%即可[3]。而車削調節則是利用車床將葉輪外徑車小，對水泵性能曲線以及使用范圍進行調節，通過對水泵工作特性的改善，使其工作在高效區，在應用上為具有簡潔、經濟等優點。

3 水泵站水泵節能優化實例

3.1 泵站水泵節能措施

3.1.1 本體節能。對水泵電動機進行優化，一方面是本體節能，即對結構方案、材料、工藝以及技術等因素進行分析，提高水泵電動機運行總體效率。設計時選擇用電磁設計方式，做好各項參數的控制，如低諧波繞組、氣隙值等，并對冷卻風路結構進行優化，選擇用高導磁率、低損耗優質材料來制作零部件，爭取不斷提高設備生產質量，降低運行后產生的損耗。

3.1.2 調速節能。一方面，變頻調速。根據水泵轉矩與轉速成正比的特點，在面對選型裕量過大以及減少流量的情況時，可以選擇此種方式進行優化，降低設備運行造成的損耗。通過對設備進行變頻調速處理，可以進一步提高其控制精度，同時因為小功率變頻器成本比較低，控制過程簡單無需重啟設備，現在已經被廣泛的應用到功率較低的電壓電動機節能優化處理中。另一方面，變極調速。即以水泵電動機為對象，利用改變電動機磁極對數的方式來調整設備轉速，可以在原有基礎上擴大水泵作用范圍，并且確保其能夠長時間處于高效區運行，更適用于水位或者揚程變化幅度比較大的場合。

3.2 節能優化結果

按照上述節能方法對某排水泵站水泵進行了節能處理，分別采用新型節能電動機與傳統電動機，通過兩種電動機帶負荷運行測試，JWHHR型無滑環繞線式異步電動機負荷130kW運行時，效率為94.6%，功率因數為0.883；而在負荷185kW時，效率為93.8%，功率因數為0.903，在泵站系統正常運行過程中，基本上均能夠滿足高效率與高功率因數要求[4]。而作為對比的YR355L1-8傳統饒線式異步電動機在負荷180kW時運行，效率為92.6%，功率因數為0.809。通過數據比較可以確定其效率與功率因素均有所提高，采用新型節能高效電動機具有更明顯的節能效果。

4 結束語

現在有更多新型技術與設備被應用到排水泵站建設中，從節能降耗角度進行分析，需要對損耗最大因素的水泵設備進行優化。結合以往管理經驗，確定設備優化要點，從不同角度出發，選擇合適的措施進行改善，調節水泵設備運行各項參數，確保其在維持正常功能發揮的同時，降低電能的損耗。

參考文獻

[1]王威.排水泵站中水泵的節能措施[J].應用能源技術，2009，1：39-41.

[2]許燕飛.工業循環水泵站的能耗測評及優化運行研究[D].江蘇大學，2010.

[3]劉建軍，張志敏.排水站中水泵的節能措施[J].農民致富之友，2013，20：225.

[4]肖楚漢.污水提升泵站的節能方法研究[D].湖南大學，2014.