淺談制藥企業供水系統水泵容量配備

龔 婷

（浙江康恩貝集團醫療保健品有限公司，浙江金華 321109）

0 引言

對于多數制藥企業來說，有的以地下水為生產和生活用水，將各水源井水集中到蓄水池，再向各用水單位供水；或者有的利用水廠供給的水源，整個廠區形成一個單獨的供水系統。在供水過程中，如何保證整個供水系統的穩定經濟運行，并能夠適應生產用水變化的需要是一個關鍵問題。如果能夠恰當配備水泵的容量，則有利于提高調速供水系統的穩定性及運行效率。

1 供水系統調速水泵的效率分析

在實際工程應用中，計算水泵的揚程公式常常簡化為如下公式：

式中 H——水泵的揚程（m）；

PV、PR——水泵進、出口壓力表讀數（m）。

根據壓力單位換算1 MPa=101.97 m水柱，在實際工程運算中簡化后按壓力表讀數1 MPa≈100 m水柱計算，所以本文中壓力單位均以水柱高度計算。根據公式（1），即可直接從壓力表差值中讀出其揚程。

公式（1）簡單表達了水泵的揚程H與其出水壓力PR有一定的關系，影響水泵出水壓力PR的因素主要有2個：（1）水量改變會引起揚程波動，從而導致出水壓力PR發生變化；（2）如果此時水量保持不變，進口壓力PV變化，也會導致出水壓力PR發生變化。用流量Q—揚程H曲線來表示水泵的工作曲線，平常是以水泵出水壓力PR作為調速水泵的控制參數，而在此以水泵的流量Q—出水壓力PR曲線作輔助分析，將該曲線稱為工況曲線，曲線上的點稱為工況點。

1.1 供水量改變時調速水泵的運行效率

在恒壓供水系統水泵的速度調節方式下，利用工況曲線對供水量改變時引起水泵揚程波動的情況進行分析，當進口壓力PV=0時，則PR=H，如圖1所示。工況曲線SH表示調速水泵全速運行狀態，工況點為A，供水壓力為PB；當供水量下降時，調整調速裝置，降低水泵的運行速度，則水泵的工況曲線為SL，工況點為B，供水壓力也為PB。由圖1可知，A、B兩點壓力相同即揚程相同，但不是等效率工況點，曲線ηH、ηL為對應于曲線SH和SL的水泵效率曲線，顯示各工況點所對應的效率點。根據比例定律得出，曲線SH上的C點與曲線SL上的B點等效，如下式：

圖1中，PC、PD為C、D點對應壓力（m）；η為運行效率；Qa～Qd為A～D點對應的水量（m3）；PB為供水保證壓力（m）。

由圖1可知，C點位于A點與B點之間的位置，C點對應流量Qc和壓力PC，大于B點的流量Qb和壓力PB。調速裝置如果沒有投入使用，在供水量減少時，圖1中D點則為水泵的工作點。當供水量減少，水泵效率點左移；和沒有調速裝置的工況點對比，有調速裝置的工況點相對靠右。

圖1 水泵壓力工作曲線和效率曲線

1.2 進口壓力變化時水泵運行效率

從公式（1）可以看出，當水泵出水壓力保持恒定時，不考慮水量改變，水泵進口壓力升高，則水泵揚程下降。SH、SL表示前后變化的水泵工作曲線，A、B為工況點，如圖2所示，結合圖1中的分析，B點和C點為等效率點，ηH、ηL是其對應的效率曲線。也就是說，當水泵進口壓力升高時，速度降低，不考慮水量改變，水泵的效率點逐漸向右移動。

圖2 水泵揚程工作曲線和效率曲線

通過1.1和1.2的分析說明，從水泵運行效率看，沒有調速裝置的水泵運行效率要低于有調速裝置的水泵。

2 如何合理配備調速水泵與定速水泵的容量

筆者針對接觸的一些設計方案，考慮到調速水泵價高且難維修，多數為1臺調速水泵配多臺定速水泵的供水系統，有些調速水泵與定速水泵容量配比甚至是1:1，從實際使用中可以發現，不恰當的容量配比往往會導致供水系統運行效率降低。下面筆者結合上一節中對供水系統運行效率的分析結果，談一談調速水泵與定速水泵容量配比為1:1時的系統運行。

由于調速水泵的運行效率隨著水泵供水量的降低而逐漸降低，在定速水泵容量設置過大時，則調速水泵只能在很小范圍內調整水量，但實際上供水量因為用水戶的需要是不斷發生變化的，供水量稍有減少，系統即執行定速水泵停機操作，使定速水泵出現頻繁操作現象。對已經投入使用的調速水泵的運行數據進行分析，一般情況下當調速水泵出水量在40%以下時，則運行效率較低。這種容量配比為1:1時的供水系統，會因定速水泵容量過大，導致整個系統運行不穩定，容量過大的定速水泵投入運行后，調速水泵在低效區運行，起不到應有的節能效果。

調速水泵理論上可在0～100%的范圍內調節水量，但通過以上分析，當調速水泵出水量小于40%時，則在低效區運行，綜合考慮水泵運行效率，得知調速水泵應在出水量為60%左右時來調節水量。我們設定定速水泵參數為：在保證額定供水壓力的情況下，定速水泵供水量為調速水泵可調節水量的50%，即定速水泵的容量按設定參數確定，當調速水泵少于40%的出水量時，設置調整調速水泵在最低速度運行，而在供水量出現繼續減少的情況下，定速水泵才會停機。也就是說，調速水泵下調幅度可以達到30%，從而提高了運行效率，而且不會出現頻繁操作定速水泵的現象。

3 結語

綜上所述，保證供水系統的穩定運行，減少頻繁啟停水泵的關鍵在于如何合理配備調速水泵與定速水泵的容量，當調速水泵與定速水泵的容量配比為1:0.3時，可以促使水泵高效運行，而且調速水泵在定速水泵啟用后有充分的調節余地，上下調整幅度可以達到額定容量的30%左右。在供水系統中，應從提高供水系統的穩定性及運行效率2方面綜合考慮，以合理配備調速水泵與定速水泵的容量。

［1］陳次昌.流體機械基礎［M］.北京：機械工業出版社，2003

［2］李振東.城鎮供水工程［M］.北京：中國建筑工業出版社，2009

［3］李亞峰.水泵及水泵站［M］.北京：機械工業出版社，2009