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大涌水厂给水泵房改造节能总结
深圳自来水公司大冲水厂　全继萍 陈玩丰 严国华
　　自来水企业中，自来水的制水成本(不包括原水成本)，其中动力费用所占的比重较大，约50%左右，而水泵、电机设备的用电量则要在95%以上【1】，因此要降低成本，提高经济效益，必须提高机泵设备运行效率。大涌水厂给水泵房有两个，一期（老）泵房于1987年12月建成投产，设计规模为12万m3/d，二期（新）泵房于1994年7月建成投产，设计规模为23万m3/d。新、老泵房的在实际运行中，由于各种因素，机泵均未能达到最好的效果，未能发挥节约能源的作用，因此大涌水厂从1997年采取了许多措施来提高机泵设备的效率，在节能方面取得了显著的效果。
一.老泵房的节能改造
（一）.老泵房水泵、机组改造的必要性
　　老泵房有8台机组，其中七台14SA-10A型水泵，水泵工作性能Q:1217m3/h H:51m，配225KW电机；一台12Sh-9型水泵，水泵工作性能Q:893m3/h H:55m，配155KW电机，电机无调速运行。经过几年的运行，发现有以下问题需改造：
　　根据1993年至2000年的供水统计资料表明，大涌水厂老泵房的用水 高峰期流量为8000m3/h左右，供水压力0.45Mpa，年平均流量12万m3/d左右，年平均供水压力在0.40Mpa-0.42Mpa之间，由于水泵额定扬程比实际扬程富裕19%左右因此在实际运行中，水泵运行工况不合理，不能运行在最佳效率区域，偏离高效区，运行效率低，仅73%，水泵电耗较高；且水泵使用时间长，设备陈旧，磨损较严重，水泵电机为JS型低压异步电动机，质量差，易受潮。
（二）.改造方案及其节能情况统计分析
1.改造方案：
　　由于新泵房给水泵为大容量调速机组，作为主供水用，因此，老泵房改造不考虑水泵调速运行，在满足最大供水量的前提下，降低扬程，选择高效水泵。据此，从我厂老泵房实际情况，经过多方比较和缜密的计算，提出了如下改造方案：采用八台高效能的350S44型水泵和配套的Y355M1-4电机更换旧的低效的水泵电机。
2.采用高效能的水泵及电机的节能分析
　　1999年对老泵房进行了全面改造，水泵电机全部更换为高效的水泵、电机。改造后的8台350S44型水泵流量为1260m3/H，扬程44m，与实际供水压力较接近。改造后，水泵电机运行的机泵综合效率提高了10%左右，老泵房的水泵单耗及单位配水电耗明显降低，由表1可看出：改造后的99年7月至12月的单耗比改造前的98年同期降低了6.98%。
表1.老泵房改造前后的耗能情况统计

　　改造后的节电效果是十分明显的，由厂统计资料表明：运行工况基本相同的1997年及2000年（1998年供水压力低，可比性差），由于泵房改造，改造后2000年平均配水单耗比未改造前有较大幅度的降低（见表2），降低了20%，2000年老泵房配水耗电量为456.17万度，年节约用电量约120.02万度，用电节约率达26.32%，电费价格按0.8元/KWh，折算节约电费约96.02万元；2000年即使与1998年相比，也节约用电量43.98万度，折算节约电费约35.18万元。2000年的供水量小于1997、1998年的供水量，若按1997、1998年的供水量计，其节约的电能会更多。老泵房改造设备投资为一百多万元，其投资可在2-3年收回，可见进行泵房改造对节约电能，提高公司的经济效益有不可低估的作用。
表2.老泵房用高效泵替换低效泵的比较

　　老泵房全面改造后，水泵机组综合效率提高了10%左右，供水能力超过原有系统，可以适应高峰和低峰用水量的变化。
二.新泵房的节能改造
1. 新泵房改造的必要性
　　新泵房设计规模23万m3/d，装有5台机组，水泵型号均为28SA-10A，额定流量Q=3600m3/h，额定扬程H=52m，η=92%，N轴=555KW，配套电机型号为4台调速YR630-8/1180，一台定速Y630-8/1180，额定电压10KV，电流45.2A，额定功率P=630KW，四台调速运行，一台定速运行。经过几年运行，发现存在下列问题：
　　根据统计资料，新泵房投产至今年平均压力在0.27-0.46MPa之间，近3年供水压力平均为0.41MPa，水泵额定扬程与供水压力相差较大，富裕21%，虽然通过调速可满足生产，并节约能量，但调速电机串调装置可靠性差，故障率高，调速不稳定，调速运行时，经常会跳回全速运行状态；并且现有电机全速运行时，电机电流高达53A，超过额定电流，会引起跳闸，以致运行中不管调速与否，都依靠关小闸阀来进行节流调整，造成无谓的节流损失，浪费了大量电力，导致调速节能未得到充分利用，且大部分是在全速下变阀运行。由于变阀调节，损失了扬程0.52-0.41=0.11Mpa，浪费了能量N=103Kg/m3×0.11Mpa×1m3/s÷0.92=119.6kW，与水泵的轴功率比较N/N轴=119.6/555=21.6%，即从理论上讲原有运行方式的水泵的轴功率浪费了21.6%。变阀调节后，阀的阻力加大，管网阻力曲线与泵的性能曲线交点改变，此时泵的运行效率大幅度降低，造成电能很大的浪费。
　　为了充分发挥新泵房大容量调速供水作用，并且防止水泵全速运行时电机 过电流，结合现有的供水压力，大涌水厂对新泵房进行了改造：对调速电机的调速装置进行改造，保证调速运行的可靠性；对水泵叶轮切削，提高水泵运行效率和防止电机过电流。【2】
2.新泵房叶轮切削后的节能分析
　　1999年对新泵房水泵28SA-10A叶轮进行了切削，为了经济调度，叶轮切削为两种：定速泵叶轮直径由D=840mm切削为D=775mm，额定扬程从H=52m降至H=43m，额定轴功率从N轴=555KW降至N轴=435KW，I=39A；四台调速泵叶轮直径切削为810mm，切削后H=47m，N轴=498KW，I=45A。
表3.新泵房水泵叶轮切削前后的机组综合效率比较(均未调速)

　　叶轮切削后，水泵全速运行且阀门全开时，电机电流不再超过额定电流；且水泵机组的综合运行效率有了明显提高。由于单位配水电耗是反映送水机泵的综合效率，因此根据水泵运行统计的配水单耗资料得到单台水泵机组的综合效率。由表3可看出：水泵未调速，用阀门来调节供水压力时，其机组综合效率比叶轮切削后的低很多，尤其是在供水压力0.42Mpa左右，相差8-10%，即单位配水电耗相差33-89KWh/km3Mpa，而此时段的供水量占全年供水总量较大比重，所以一年节约的能耗相当可观。
表4.新泵房叶轮切削前后的比较

　　表4看出：叶轮切削是最方便而又十分有效的措施，通过叶轮切削2000年我厂新泵房水泵单耗、配水电耗比1998年依次降低了12.27%、12.11%，节约用电量128.91万度电，折合电费约为103.13万元，节电率14.01%。
三.加强泵房经济调度，节约能耗
1. 在新、老泵房出水管上再接一根DN1000连通管，解决新泵房因供水管 网配置不合理导致不能有效向老泵房供水区域供水的问题，从而发挥了新泵房的主供水作用，其效率较高、转速可调的水泵的节能降耗作用也得到了发挥，同时使两个泵房的供水调节能力更加灵活。
2. 在同一母管上有两台以上的泵并列运行时，让效率高（单耗低）的先开 后停，可实现经济调度。比如：新泵房水泵运行时，先开定速泵，再开调速泵。
3. 提高清水池水位，节约能耗。当供水压力在0.42Mpa左右，若将清水 池平均水位提高2m，则配水电耗可降低5%，所以节能效果可观。
4. 全天压力分两个阶段控制：零晨1：00-5：00控制在0.35-0.38MPa， 其它时间控制在0.42-0.45Mpa，分阶段供水，可节约用电（见表5）。
5. 适时投切变压器，提高变压器效率；及时调整无功补偿量，保持配电系 统高功率因数运行，节约了大量电能。
6. 采用节能新技术节能，如1997年采用节能的新产品HZ145T-10型电 磁液动双速自闭闸阀改造原有的D941X-10型电动蝶阀和HH44Z-10型止回阀配合使用的出水阀，每台双速阀当管道流速达2m/s，每年可节约用电2万度左右。
表5.2001年大涌水厂供水压力与单位耗电量实测情况

四.结论：
　　经过几年的改造工作，得出以下体会：
1. 在供水行业中，泵站优化运行大有潜力。如大涌水厂泵房经过几年的改 造，提高了机泵运行效率，单位配水电耗逐年降低（见图1），2000年全厂配 水单耗为357.29KWh/Km3Mpa，比1997年降低了15.5%。
2. 对水泵叶轮切削，是一种简单易行收效显著的方法，投资少，不用维护。
3.采用高效的水泵电机进行改造，节能显著，但投资大，若所选水泵型号 适当，改造投资将会很快收回。
4.改造后两泵房并列向城区供水，由于水泵型号大小兼有，调配灵活，目 前供水量、供水压力的调节，只需通过大小水泵的开机台数来调配，且新、老泵房水泵机组的运行效率高，接近理论效率，节能效果明显。
5.在实际运用中，应掌握每台机组的实际效率，结合实际情况进行水泵开、停机的调度：尽量运行效率高的水泵机组，而将效率较低的机组作为备用，以进一步提高水厂的经济调度，从而提高经济效益。
综上所述，供水行业是用电大户，如何进行改造，优化运行，节能降耗，要根据水厂运行的情况，因地制宜地制定技改方案，不断探索和总结经验，使设备处于高效工况下运行，使节能工作更加深入开展。

参考文献：
【1】汪光焘等，城市供水行业2000年技术进步发展规划，中国建筑工业出版社
【2】郑锡泉等，新津水厂送水泵节能改造工程介绍及其效益分析，广东供水信息，2000年第2期