陈正
湖州市城市规划设计研究院，浙江湖州313000
摘要：供水行业的主要生产组成部分是泵站，这个部分用电占到生产成本的４０％。所以想要提高城市供水生产企业生产的效率，就必要要在泵站设计中采用节能措施，这也是节能减排的主要途径之一，本文主要从泵站应用新工艺、新技术、新设计和传统工艺设计之间的比较，从而来分析市政泵站设计中的节能措施。
关键词：水泵设计；节能；调速
０、引言
一般城市中，占到总耗电９０％左右的是水泵机组，成本主要是制水成本的４０％。由此可以看出来泵站设计的节能节电对于城市供水行业降低生产成本提高社会的经济效益有着十分重要的作用。在泵站设计的过程中，国内外行业一直在探索一系列泵组节能和合理运行这样的方式，来最大限度的降低泵站组的能耗。这一思想的核心是满足城市供水水量、服务压力，降低水泵机组的出水扬程，这样降低了电耗还可以保证城市水网能够正常供应，同时还降低了供水管道长期处于“高压”状态下造成的漏水以及管道爆裂等情况，减少了经济损失也维持了社会秩序。
1、串联加压供水实现节能
城市中都是由一个个小区组成的，可以采用串联加压的方式实现节能。主泵采用串联加压，通过管网的富裕水头来降低水泵的出水扬程；而调整水泵的转速则是通过管网控制点的恒压供水，这样来保证加压站的出水压力能一直维持在一定的范围内，降低甚至消除了供水这一过程中出水扬程的浪费，这样起到节能的作用，经过小型的实验初步证明已经到达了设计的作用。
一般的泵站都是将水厂供出的，而城市自来水经过长距离的输送后会经过城市供水增压站再次增压供给用户使用，当然增压站不仅有增压的能力还有调节的能力。过去采用传统的设计方法是将水进入清水库中，然后水泵会直接从清水库中吸水经过加压进入城市的供水管网，根据市政泵站加压所所处的特殊位置和输水管到此的自由水头，如果将这部分水直接进入到清水库中，然后再次由泵水机组吸水进行加压，这样泵组的扬程就会增加，为了能够充分利用管道输水的自由水头，应用管道直接按照串接加压的原理进行增压供水，采用水泵串联接法加压，然后将输水干管直接与增压泵的吸水管进行连接，通过计算可以将串接加压水泵的流量控制在专用输水干管输水能力的７０％左右，这样多余的水在进入清水库中，就这样一项就将增压站主泵的出水扬程降低了３０％左右，一次就能降低１７ｍ。根据选泵结果使得水泵的功率由原来的１２５０ｋｗ变成了现在的８００ｋｗ，这一举措一次降低了土建和设备这两个方面的直接投资，不仅如此还降低了电机的功率，这样每天２４小时水泵都在运行，至少能节电３９４.２ｋｗｈ。
２、水泵机组调速
现在关于水泵调速还是有多种成熟的技术，例如：变频调速、可控硅串级调速、内反馈调速电机等。这里根据很多国内外的有关资料以及多个供水单位应用水泵调速的考察情况可以表明，可控硅串级调速投资成本是比较大的，而且在同样条件下与内反馈调速电机相比，可控硅串级调速体积庞大而且维护费用高，但是内反馈调速电机性能虽优，但是还不是很成熟，正处在设计期间，还没有成为定型技术以及产品，所以选择相对具有良好性价比的变频调速装置，相比起来变频调速在各个方面都具有不错的性能。
根据水泵相似律中的比例律，水泵转速的变化和水泵扬程、轴功率以及流量之间的关系如下：
n1/n2=Q1/Q2
n1/n2=（H1/H2）2
n1/n2=（N1/N2）3
n1——水泵额定转速
Q1——水泵的额定流量
H1——水泵的额定扬程
N1——水泵的额定功率
n2——水泵调整的转速
Q2——水泵调整转速后的流量
H2——水泵调整转速后的扬程
N2——水泵调整转速后的功率
从上面的公式可以看出，当一台水泵改变转速时，水泵的流量、扬程以及轴功率分别同转速成一次方、二次方、三次方的正比关系，进一步说明转速改变后，对轴功率的改变作用最大，扬程第二、流量第三，通过这个公式告诉我们，最有效的节电方式，就是适当降低管网中的水量和水压的同时降低水泵的转速，这种方法不仅可以满足城市供水的压力与流量，还可以降低水泵的轴功率，最后达到我们节能的目的。
根据城市的供水需求和水泵的调速最佳范围。最后确定0.8是水泵最佳的调速比，原因有：①运行主泵为主要调速水泵时，这个时候节能效果是最佳的，投资也是最少的；②如果将调速比定得太低的话，这样就会失去选型主泵的目的，变速调速装置的投资虽然比定速水泵的一次性投资会高，但是这是采用了水泵调速，这样会避免以前传统水泵时利用水泵阀门的开启来调节水泵的出水量，这样直接节省下产生电力能源的直接费用，节省了直接的浪费，这样的节能效果是我们直接能看得见的。
3、变频调速在泵站的应用
零频率这是水泵的启动方式，这种启动方式电流会很小，这样会减少因为水泵机组电流过大而对其他电器产生的影响。
水泵的开启和水泵的关闭会引起输水管道中水流状态发生突变，管道水压发生剧烈的波动从而引起水击的现象，这样现象通常称为水锤，水锤的发生对于管网系统来说破坏性很大，情况较轻时会产生漏水或者是停水的现象，重则会影响到整个城市供应情况以及社会秩序，根据多年的供水情况资料显示：在频繁启动水泵的地区，每年因为供水管网破裂或者漏水的事故就有30多次，而这一情况通常都是发生在凌晨5点左右，根据调查显示，在凌晨5点左右，这个时段会有一个明显的管网压力上升值，然后紧接着就有一个管网压力直接下降的峰值，这个是管道最容易发生事故的时候，仅仅这一项事故的发生，每年就会产生很大的直接损失，而采用变频调速控制供水系统就可以直接有效的降低管网爆裂这一事故的发生，在这个过程中，不仅节约了平日维修的费用，而且也会改善政府的社会形象。
4、城市用水量的变化规律和配水泵选择的原则
研究整个城市用水量的变化，根据这个变化的特点去选择配水泵，但是配水泵的设计必须要满足城市中最高日最高时的用水量，但是这种情况的出现往往只有几点，而且是比较有规律的，根据这样的情况，我们可以在供水时，根据这个规律准备不同的配水泵，这样可以降低能源的利用，做到节能的效果。但是这样的多台水泵一起工作，台数多、型号也多，对于管理者来说是不小的麻烦。
5、其他节能措施
除了上述几种方法外，在不同地区，根据地区之间的实际情况不同还有以下几种方式的节能措施：对水泵吸水管与水泵的压水管采用直进、直出的布置来达到节能的效果；吸水底阀的浪费也是不容小视的，给水配水泵站的吸水管路上尽量不要采用吸水底阀，而且对于不必要的闸阀或者是单向阀都应该尽量取消或者少用，止回阀能起到很好的节能效果，所以现在的供水管网必要设置止回阀和微阻缓闭止回阀；计量设备选用超声波流量计和电磁流量计。
6、结束语
从上述这三个方面看一看出泵站的设计过程中，对供水的生产成本控制方面还是有很大的潜力的，只要根据当地的实际特点，制定出详细的方案，就可以有效的降低整个泵站的成本，而在这一过程中，泵站的设计是直接降低成本的关键。
综上所述，泵站的设计不仅仅要满足整个工艺运行的需要，还有从整个供水系统的角度出发，要满足供水为整个城市的生产需要，还要考虑到降低整个过程中的生产成本，做到节能节电为整个社会带来效益。
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