基于目標(biāo)電耗的城鎮(zhèn)供水泵機(jī)組節(jié)能技術(shù)的研究及應(yīng)用

岳金文，李志鵬，秦 武，洪順軍，蔡海兵

1 前言

水泵作為主要的通用能耗設(shè)備，約消耗全國(guó)發(fā)電總量的20%［1］。目前很多供水泵站存在水泵選型不當(dāng)、能耗評(píng)估困難等問題［2~5］。在供水系統(tǒng)中水泵的選型既要考慮滿足最大工況點(diǎn)的流量和揚(yáng)程［6］，也應(yīng)考慮用水量的不斷變化和平均運(yùn)行工況，只有實(shí)現(xiàn)供水設(shè)備和系統(tǒng)用水的供需平衡，泵機(jī)組才能保持最優(yōu)能耗運(yùn)行［7,8］。本文以某小城鎮(zhèn)供水泵站為研究對(duì)象，針對(duì)供水系統(tǒng)特點(diǎn)，建立一套以能耗系數(shù)為指標(biāo)的泵機(jī)組能耗評(píng)估方法，通過對(duì)某城鎮(zhèn)供水現(xiàn)有需求和機(jī)組運(yùn)行情況的分析，從整個(gè)供水系統(tǒng)出發(fā)，制定基于目標(biāo)電耗的泵機(jī)組節(jié)能改造策略。

2 目標(biāo)電耗節(jié)能改造技術(shù)

2.1 能耗系數(shù)原理

在泵液流體輸送系統(tǒng)中，經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)能耗系數(shù)KE定義為單位體積液體輸送能耗量，簡(jiǎn)稱能耗系數(shù)［8］，其表達(dá)式為：

式中 KE——能耗系數(shù)，kW·h/m3

從式(1)可知，泵運(yùn)行的能耗經(jīng)濟(jì)性水平受效率η和揚(yáng)程H兩個(gè)指標(biāo)影響，這與傳統(tǒng)上僅關(guān)注η指標(biāo)有區(qū)別。效率指標(biāo)表達(dá)能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系，而能耗系數(shù)從工程經(jīng)濟(jì)學(xué)來表達(dá)單位能耗所實(shí)現(xiàn)的輸送量。同時(shí)，KE是有單位的，有具體的物理意義。實(shí)際應(yīng)用中，流體輸送人員用它來核算能耗的經(jīng)濟(jì)性，可以有效揭示η和H對(duì)經(jīng)濟(jì)性影響的確切數(shù)量關(guān)系，符合投入產(chǎn)出比的一般經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)原則。此外，η—Q特性曲線為拋物線，在同一效率點(diǎn)有兩個(gè)不同流量工況，需通過計(jì)算功率才能確定最佳運(yùn)行流量工況點(diǎn)，而KE—Q特性曲線呈遞降變化，可直接定量表達(dá)出最佳運(yùn)行工況。……