管網疊壓供水技術在二次加壓泵站的應用分析

肖玉林, 趙新娟

(1.天津市自來水集團靜海水務有限公司，天津301600；2.天津市華淼給排水研究設計院有限公司，天津300190)

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管網疊壓供水技術在二次加壓泵站的應用分析

肖玉林1, 趙新娟2

(1.天津市自來水集團靜海水務有限公司，天津301600；2.天津市華淼給排水研究設計院有限公司，天津300190)

為實現泵站節能降耗的目的，天津市團泊新城西區供水服務中心加壓泵房近期根據不同來水壓力，分別采用串聯加壓和清水池取水運行模式；遠期根據不同的供水方向，采用分壓供水運行模式。通過對比實際運行數據和理論能耗計算，該加壓站近期運行模式可有效降低泵站的運行電耗。

給水泵站； 節能降耗； 電費

隨著我國經濟快速發展，能源用量不斷增加，電能作為一種清潔能源一直供不應求。在城市供水中，更是消耗了大量電能。研究表明，供水行業中電耗占其管理費用的70%以上，占制水成本的40%以上，而主要電耗則發生在水泵運行上[1]。為實現泵站節能降耗目的，團泊新城西區供水服務中心加壓泵房近期根據不同來水壓力，分別采用串聯加壓和清水池取水的運行模式；遠期則根據不同的供水方向，采用分壓供水的運行模式，并且所有水泵均采用變頻調速。經過一段時間的運行，取得了明顯的節能降耗效果。

1 天津市團泊新城西區供水服務中心簡介

團泊新城西區位于天津市南部、靜海縣東部，總面積210.52 km2。

供水服務中心(以下簡稱供水服務中心)水源來自市區通用水務有限公司供水廠，由一條DN1000管道和一條DN600管道供給，設計規模為10×104m3/d。主要構筑物包括：清水池、吸水井、加壓泵房及變配電間、加氯間和綜合樓等。其中，清水池3座，總有效容積1.5×104m3，為水廠最高日水量的15%；考慮到水泵流量較大，在泵房前設吸水井一座，吸水井容積可滿足遠期最大一臺水泵2 h的運行；加壓泵房為半地下式，水泵啟動采用全自灌式，泵房內還設置起吊和排水設施；加氯間設置在加壓泵房變配電間內，加氯采用次氯酸鈉原液直接投加方式。

2 供水服務中心加壓泵房運行及配泵模式

2.1 運行模式

團泊新城西區供水服務中心工藝流程圖見圖1。

圖1 供水服務中心工藝流程Fig.1 Flow chart of the water service center

(1)當進水壓力高于5 m時，按串聯加壓(也叫疊壓)流程模式運行，如圖2所示。

圖2 串聯加壓運行流程Fig.2 Flow chart of the series pressurized operation

(2)當進水壓力低于5 m時，按清水池取水流程模式運行，如圖3所示。

圖3 清水池取水運行流程Fig.3 Flow chart of water taking in the finished water tank

2.2 配泵模式

加壓泵房內設置水泵共9臺，近遠期配泵模式和具體參數、臺數見表1和表2。

表1 供水服務中心遠期水泵配備

表2 供水服務中心近期水泵配備

注：近期水泵各種工況之間可以互為備用但不會同時使用，因此不設備用泵。

3 服務中心運行情況分析

3.1 供水量

供水服務中心2014年高峰供水月為8月,最大供水量為998 702 m3，2015年高峰供水月為7月，最大供水量為1 072 800 m3。除1月和4月，2015年月供水量均大于2014年月同期，具體見圖4。

圖4 2014年、2015年月供水量Fig.4 Monthly water supply tendency in 2014 and 2015

3.2 來水壓力和出廠壓力

從2014年和2015年運行數據來看，服務中心來水壓力隨著送水量增大而降低。2014年最高來水壓力為22 m，2015年最高來水壓力為19 m，且兩年來水壓力均在14 m以上。由于供水服務中心送水泵房采用恒壓變頻控制模式，出廠壓力持續穩定在28 m。

根據來水壓力可以看出，服務中心一直采用串聯加壓供水模式，具體數據見圖5和圖6。

圖5 2014年泵站進出水壓力Fig.5 Inflow and outflow pressure of the pump station in 2014

圖6 2015年泵站進出水壓力分析圖Fig.6 Inflow and outflow pressure of the pump station in 2015

4 近期節能分析

近期，供水服務中心采用根據不同的來水壓力采用不同的運行模式，這樣水泵設置臺數較多，共設置9臺水泵。加壓泵房整體長度較長，總長度為50.05 m；總投資1131.79萬元(投資包括土建及工藝設備和安裝費用，不包括電氣自控設備和安裝費用)。

如果供水服務中心僅采用從清水池取水的工況，水泵臺數可減少到7臺，加壓泵房整體長度縮短到40 m，總投資可降低到1005.35萬元(投資包括土建及工藝設備和安裝費用，不包括電氣自控設備和安裝費用)。

根據供水服務中心運行數據，加壓泵房內水泵2014年及2015年年耗電量見表3。如果采用從清水池取水經水泵送出的運行模式，根據水泵軸功率、動力機功率計算公式[2]和供水量、出廠壓力可計算出2014年、2015年理論年耗電量見表3。

表3 2014年、2015年電耗

綜合以上分析，兩種設計方式工程投資相差126.44萬元， 2014年節省電費為17.8萬元，2015年節省電費為18.5萬元(電費單價按0.71元/kW·h計)，節電效果明顯。同時，隨著供水量的增加，年節約電費將進一步增加。

5 結論

團泊新城西區供水服務中心加壓泵房工程中，設計時采用根據不同來水壓力選用不同運行模式，雖然土建和設備投資較高，但可以有效降低運行電耗。盡管這種運行模式比較復雜，但隨著自控水平的提高，可實現全自動運行。建議在用地、投資允許的情況下，在進行二次加壓泵房設計時，可優先考慮采用。

[1] 嚴煦世. 給水排水管網系統[M]. 北京:中國建筑工業出版社,2001.

[2] 汪洪秀.給水排水設計手冊(第3冊)城鎮給水(第2版)[M]. 北京：中國建筑工業出版社,2004.

Analysis on the application of network pressure-superposed water supply in secondary booster pump station

Xiao Yulin1, Zhao Xinjuan2

(1.JinghaiWaterworksCo.,TianjinWaterworksGroupCo.,Ltd.,Tianjin301600,China; 2.TianjinHuamiaoWaterandWastewaterResearch&DesignInstituteCo.,Ltd.,Tianjin300190,China)

In order to realize energy saving in the pump station, recently according to the incoming water pressure of the booster pump station of the water service center in Tianjin Tuanbo Xincheng Xiqu, different operation modes were applied. Partial pressure water supply mode was applied for long-term according to different directions of water supply. The actual operation data and power consumption calculation were compared, power consumption of the pump station could be reduced effectively by the operation modes of the booster pump station.

water pump station; energy saving; electricity fee

TU991.35

B

1673-9353(2016)05-0049-03

10.3969/j.issn.1673-9353.2016.05.011

肖玉林(1968- )， 男， 工程師， 主要從事給排水工程管理工作。E-mail：806838091@qq.com

2016-08-02