供水管網二次增壓泵站節能降耗分析

摘要：本文主要針對供水管網二次增壓泵站節能降耗展開了系統分析，詳細闡述了增壓泵站的增壓方式，通過結合了具體的工程實例，對增壓泵站的改造作了探討，并深入分析了機泵特性曲線測試，以期能為有效實現節能降耗而提供參考借鑒。

關鍵詞：供水管網；二次增壓；節能降耗

城鎮的供水管網是城鎮市政工程的重要組成部分，但是由于供水管網的增加和供水范圍的擴大，增大了供水管網的壓力，造成了能源的浪費。在如今倡導節能降耗的環保型社會的主題下，合理規劃增壓供水和管網直供范圍，減少供水管網的能耗有著一定的重要性。鑒于此，本文就供水管網二次增壓泵站節能降耗進行了分析，旨在為有關方面的需要提供參考借鑒。

1 增壓泵站增壓方式

為了降低出廠壓力，一般在管網的適當位置設置增壓泵站，兼起調節水量和提高水壓的作用。常見增壓方式有3種：①水庫增壓方式，即管網來水先進入蓄水池，然后由水泵加壓提升轉輸至用戶。該增壓方式除加壓轉輸外，還有一定的調蓄作用。但進入水庫的水的作用水頭完全消耗，且泵組揚程和能耗高。②直抽式管道增壓泵站，即由泵組直接從市政輸水干管抽水，加壓后再送至管網。該增壓方式的優點是可充分利用管網的來水壓力，且泵組揚程和能耗低。③水庫和管道聯合增壓的方式，既具有直抽功能又具有水庫加壓功能。該增壓方式既可為區域增加管道壓力和轉輸部分管網水量，又可充分發揮對管網壓力削峰填谷的作用。

1.1 水庫增壓

1.1.1 基本原理

從市政管網進水并釋放水壓后經水泵增壓至用戶，具體見圖1。

圖1水庫增壓方式示意

1.1.2 優、缺點及適用范圍

①優點：保證供水管網壓力、供水能力以及增壓水泵穩定正常工作。②缺點：浪費能量，運行費用高，增加了投藥量和清水池的維護成本，占地面積大，存在二次污染的風險。③適用范圍：管網余壓小、供水量較大的泵站。

1.2 直抽式管道增壓

1.2.1 基本原理

自來水流入壓力平衡器，水泵從壓力平衡器吸水送至用戶，具體見圖2。

圖2 直抽式管道增壓示意

1.2.2 優、缺點及適用范圍

①優點：充分利用了自由水壓，與傳統供水方式相比省去了水池和水箱，節省了土建投資，避免了二次污染。②缺點：給周圍管網用水壓力和水量帶來一定的風險。③適用范圍：供水范圍、用水量較小的泵站與高層建筑用水。

1.3 水庫和管道聯合增壓

1.3.1 基本原理

根據外網進水壓力的變化，合理確定水庫管道進水和直接增壓管道進水的比例。變頻水泵根據壓力傳感器傳出的壓力信號，直接從增壓管道吸水進行二次增壓供水，水庫增壓供水在用水高峰時啟用，具體見圖3。

圖3 水庫和管道聯合增壓示意

1.3.2 優點及適用范圍

①優點：在不影響管網供水能力的條件下，充分利用進水余壓，節約了能量，降低了二次藥耗量，減小了供水水庫容積，降低了改造成本，保留了必要的水量調蓄功能，能有效降低二次污染風險。②適用范圍：管網余壓較富余的泵站。

2 增壓泵站改造

某自來水公司管理轄區內共有15座泵站，其中運行泵站為13座，泵站運行消耗的電費占整個輸配費用的25%左右，占變動成本的93%左右。針對電單耗偏高的2座泵站，泵管所對其進行改造：通過管道改接，將原先的水庫泵改造為管道泵，增壓方式由水庫增壓變為水庫和管道聯合增壓。

調度部門根據供水區域管網的整體壓力以及泵站的進出水量和進站壓力，發出調度指令。在早、晚用水高峰時段：5：00—8：00和17：00—20：00，開啟水庫泵供水；非高峰時段，待供區域管網壓力整體上升后，泵站根據調度指令開啟增壓泵供水。

調試結束后，經過一段時間嚴密仔細的運行觀察，設備安裝良好，運行正常。

3 機泵特性曲線測試

為進一步提高機泵的運行效率，在增壓泵運行的情況下，考察了機泵的運行曲線是否有利于調度，以確保機組效率最優化，實現節能降耗。

3.1 試驗方法

3.1.1 相關測試計量設備的校正

相關測試計量設備的校正包括壓強表、真空表、電壓表、電流表的校正。

3.1.2 現場測試

泵啟動后，葉輪旋轉無振動和噪聲，電壓表、電流表、壓力表和真空表指示穩定，表明泵運行穩定，即可進行試驗。試驗時，逐漸調節泵出口調節閥，每調定一次泵的開啟度，待工況穩定后，即可進行測量，測量內容如下：①讀取流量儀上的數值；②從壓強表和真空表上讀取壓強值和真空值；③從變電柜上讀取電機的功率。以上數據的讀取應同步進行，以保證試驗數據的準確性和精確性。

3.2 試驗數據與討論

在相同的運行條件下，對改造前后的泰日泵站和華亭泵站的1#機組進行了試驗，根據試驗數據得到機泵改造前后的特性曲線，結果見圖4～圖7。

通過分析試驗數據，對比1號泵站、2號泵站改造前后機泵的特性曲線，可以得出如下結論。

①不論是水庫泵還是管道泵，機泵的H-Q和N-Q曲線總體走勢相同。隨著流量的增加，揚程逐漸降低，泵軸功率呈上升趨勢；η-Q效率曲線的走勢有所不同，水庫泵的效率曲線隨流量的增加呈上升趨勢，而對于改造后的管道泵，該曲線呈下降趨勢。

圖6 2號泵站1#水庫泵特性曲線

②比較管道泵特性曲線與水庫泵特性曲線可以發現，雖然H-Q和N-Q曲線總體走勢相同，但隨著流量的增加，管道泵揚程曲線降低幅度比水庫泵明顯，軸功率曲線較平緩。

③在相同流量條件下，管道泵的效率低于水庫泵。以2號泵站的1#機泵為例，在流量為130m3/h時，水庫泵的效率大約為53%，管道泵效率為47%左右。改造后1號泵站1#機泵效率較高時對應的流量區間為360～420m3/h，2號泵站1#機泵效率較高時對應的流量區間為100～130m3/h。調度時，根據實際運行情況，選擇水泵配比或調速泵調速可以將流量調整到此范圍，此時機泵效率最高。

圖7 2號泵站1#管道泵特性曲線

4 結論

綜上所述，隨著人們環保意識的提高，供水泵站的節能改造已是不可避免的。在泵站節能降耗的改造中，應該由調度中心根據實際用水需求，將供水量和壓力適時控制在合理區間，以確保機組效率最優化，實現節能降耗的目的。

參考文獻：

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