二次加壓泵站的運行調節及節能分析

潘福喜

（華南農業大學后勤處，廣州 510642）

而隨著城市規模的不斷擴大，傳統供水系統的壓力不足，難以滿足高樓層用戶的用水需求，分級加壓供水系統可通過二次加壓泵站的設置提高水壓，提高供水的效率和實效性。用戶不同時間段的用水需求存在較大的差異，為了避免水泵在低負荷的狀態下長期運行造成設備的故障以及能源的浪費，同時提高二次加泵機組的運行效率，需要采取恰當的運行調節策略。

1 二次加壓泵站供水方式概述

對二次加壓泵站的壓力、液位以及流量等運行狀態調節的主要目的是滿足用戶對供水壓力和流量的要求。在科技進步和經濟發展的推動之下，二次加壓泵站的供水方式也日趨多樣化，主要可以分為調速調節和非調速調節兩大類。其中前者有變極調速、直流電動機調速、耦合器調速以及變壓調速等，而后者主要包括泵并聯調節、分流調節、泵串聯調節、汽蝕調節和節流調節等。以變頻技術為基礎發展起來的變頻變速調節也屬于調速調節的重要類型。供水方式需要基于水泵運行調節技術，現階段我國二次加壓泵站常用的供水方式有水泵直流變頻調速變壓變流供水、水泵全速節流供水、水泵變頻調速變壓變流供水和恒壓變流供水四種。不同的供水方式的運行調節原理不同，調節和控制效果以及能耗水平也存在顯著的差異。

2 供水方式運行特點和能耗的對比分析

2.1 水泵直連變頻調速變壓變流供水

采用該方式進行供水系統的運行調節時需要將水泵直接與自來水管網相連，并通過補償裝置以及負壓抑制裝置的使用，對自來水的供水水壓和供水流量進行自動調節，從而確保水泵出口管路壓力的穩定性，避免進口管路負壓的出現，變頻器是二次加壓水泵機組運行調節的重要裝置。水泵直聯變頻調速變壓變流供水方式不會產生額外的水力損耗。同時，供水管網系統上一環節的殘余壓力可以在該環節得到利用，提高了能量的利用效率，降低了設備運行的能耗。將二次加壓設備直接連接于自來水管網上可以對用戶需求的反應速度，而且不需要高位水箱以及地下水池進行儲水，減產了供水的環節，避免了儲水設施對自來水造成二次污染。在實際的使用中該供水方式在運行效率以及節能效果上的表現都較為突出，未來的發展應用前景也較為廣闊。

2.2 水泵全速節流供水

在保持水泵全速運行的狀態下，對其出口調節閥的狀態進行改變，從而實現對自來水管網系統運行的阻力損失的調節，實現節流供水的目的。二次加壓泵的功率以及性能特征與自來水管網系統的結構并不存在直接的關聯，用戶需水量的變化會影響到二次加壓泵站水泵的流量，根據用戶需水量呈現出的時間規律，水泵流量的調節也會受到時間的影響。水泵全速節流供水的運行調節方式較為便捷，且安全性和可靠性比較高，裝置的成本也比較低，可以充分滿足自來水管網建設中初始資金不足的問題。但是該供水方式無法對殘留水力進行充分利用，如果運行表現與設計出現較大的偏差，或者是變化較大，偏離高效區時就會造成較大的能量損耗，節能效果較差，目前漸漸被其它的供水方式所替代。

2.3 水泵變頻調速變壓變流供水

該方式通過對速度的調節來實現對加壓泵運行狀態的調節控制。水壓會隨著用戶用水量的變化而變化，因而，可以在自來水管網的末端設置壓力傳感器將壓力的變化情況反饋到供水系統的控制中心，將其與初始值進行比校后發送變頻指令至變頻器上，通過改變電機的速度來實現對水泵運行工況的調節。水泵變頻調速變壓變流供水方式的運行功率與泵類裝置的性能不存在直接關系，而與供水流量以及自來水管網的特性在不同時間點上呈現的特點相關。該方式不會產生額外的水力損耗，相對而言節能效果更顯著。但是該方式對于自來水管網末端的壓力傳感器的精確性以及壓力變化信號的傳輸反饋時效性要求較高，但是壓力信號和調速控制信號在傳輸的過程中容易受到干擾出現衰減，進而影響到運行調節的效果。

2.4 水泵變頻調速恒壓變流供水

水泵變頻調速恒壓變流與上述供水方式的運行原理類似，都是利用用戶用水量變化引起的壓力變化作為基礎，該方式的壓力傳感器設置在水泵機組的出口干管之上，并根據反饋的壓力變化狀況對電機速度進行改變，調節運行工況使水泵機組的出口干管的壓力值恒定，滿足用戶對自來水流量的要求。該方式的運行調節時效性和調節效率都比較高，相較于水泵全速節流供水能耗更小。該方式的運行功率會受到流量壓力的影響，因而節能效果會受到水泵、變頻器和調速裝置性能的影響。水泵變頻調速恒壓變流供水可以對機組的啟動和控制性能進行優化和改善，二次加壓泵站的相關設備的磨損率降低，使用壽命延長。

3 結語

綜上所述，不同的自來水二次加壓方式的使用效果、運行原理以及能耗等都存在較大的差異，水泵變頻調速恒壓變流供水憑借其較高的供水效果和節能性成為目前常用的二次泵站運行調節方式。

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