泵站设计节能优化技巧

随着工农业生产和城市建设的发展，我国泵站建设发展迅速。据全国调查资料表明，泵站用电量约占全国总用电量的15%～20%，耗电量巨大。而我国已建成的绝大多数泵站，因容量偏大，运行效率低，能源浪费十分严重，其装置效率普遍低于50%，无用功率达泵站装机容量的30%～50%。由于五号沟泵站输水总量达708万m3／d，占上海全市需求的近50%，其能耗相当大，若能降低能耗，对能源的节约是相当可观的。因此，提高泵站运行效率，降低能源消耗，实现节能运行，具有十分重要的意义。

泵站的效益和能耗不仅与水泵的效率有关，还与电动机、变电站的效率有关，泵站运行调度不是追求某一设备的运行状态最好，而是以整体配合的运行状态最优为目标。因此，一个泵站需要根据目前及预报的工作环境确定当前泵站的工作方式，包括确定不同型号水泵的开启台数、水泵转速、变电站的工作方式等。根据优化调度的实际需要，多种方法被提出并用于实践，从而实现了泵站的节能优化运行。

减少泵站能耗的技术措施主要有提高水泵的运行效率、合理选配电机和传动设备、减少管道阻力损失、减少进出水池的水头损失、进行合理调度等。

（1）提高水泵的运行效率

影响水泵运行效率的因素有水泵本身的性能、水泵的选型方法及其运行条件。首先应设计和生产效率高、高效范围宽的泵型。在选泵时，应使所选水泵在设计使用年限上满足泵站的流量要求，同时保证多年平均运行效率最高。水泵选型不合理时，应进行调节和改造。对调节或改造后仍无法达到节能要求的水泵，应更换或研制新泵。

此外，加强水泵的维修管理，改善其运行条件也是很重要的。如对光洁度差的水泵叶轮和导叶体等过流部分适当打磨，调整填料密封的松紧；对磨损严重的叶轮和口环及时修补或更换，保证轴承的润滑和冷却；对汽蚀严重的水泵及时采取防治措施等。水泵叶轮进口有空气进入或叶轮进口的流速和压力分布不均匀时，也会降低水泵的运行效率。因此，保证进水侧的密封性以及叶轮进口处流速和压力的均匀性，也能降低水泵的能耗。

（2）合理选配电机和传动设备

电机配套的主要内容是选择电机的型号、容量和转速等。在确定电机容量时，除满足水泵各种工况的需要外，还应留有一定的裕量。但裕量太大，又会使电机轻载运行，增加能量损失。对于工况变化较大的泵站，应尽量采用可调速的电机。(www.xing528.com)

电机和水泵间的传动方式有直接传动和间接传动。前者具有效率高、价格低、结构简单紧凑等特点，适合于水泵和电机转速和转向相同、泵站扬程变幅不大的情况。后者效率较低、价格较高、占地面积较大，但可通过间接传动来改变水泵的转速和转向（串级调速和变频调速），使水泵在工况变化较大的情况下具有较高的运行效率。其中，变频调速技术通过改变电机定子的供电频率，实现对电机的速度控制，属于转差功率不变型调速技术，调速范围大，可实现无级平滑调速。变频调速适用于多种水泵的调速，特别对于低转速区域运行较多或启停运行频繁的水泵更能体现其优越性。它还适用于大型水泵的启停装置，实现了电动机的软启动。大部分变频调速装置能保证较高的功率因数，因此无须再配置无功功率补偿装置。随着电力电子技术的发展，变频器功能的不断完善，变频调速已成为当今主流的交流电动机调速方式。

另外，由于管道效率与其阻力损失成反比，因此减少管道阻力损失是提高管路效率的重要途径。减少管道阻力的主要措施有：尽量缩短管道长度、选用经济管径、选用局部阻力系数小的管路附件等。

（3）减少进出水池的水头损失

进水池水头损失与其形式、尺寸以及进水闸、检修闸和拦污栅等有关。进水建筑物的形式尺寸不合理时，不仅会增加水头损失，还会产生漩涡和回流，严重时甚至会把空气带入水泵，进而影响水泵叶轮进口的流速和压力分布，降低水泵的运行效率。拦污栅形式不合理时，会增加清污的难度，当污物不能及时清除时，也会增大水头损失，并影响进口流态。出水时的水头损失与管口出流形式、管口流速以及出水池的形式尺寸有关，应尽量避免管口高于水面的自由出流形式。侧向出水或收缩角太大的正向出水，水流冲击池壁产生的反射波指向管口时，会增加水泵的实际工作扬程，从而增加泵站能耗。因此，对于不合理的出水形式也应改造。

（4）进行合理调度

对于已建泵站，根据不同的目标，如泵站效率最高（即能源单位消耗量最低）、水费成本最低或受益范围效益最大等，制定不同的运行方案，使泵站所消耗的能源能够获得最大的经济效益。