排水泵站中的水泵节能措施分析
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作者: 朱海潮 刘继宗
摘 要：为满足城市建设需求，水泵站发展速度不断提高，相应的对电能的需求也就更大，为实现排水泵站的持续发展，必须要在现有的基础上对其进行节能分析。即在保障防汛排渍基础功能正常发挥的前提下，对系统结构进行适当的调整，提高能源的利用效率，提高各项能源应用的合理性。在对排水泵站进行节能分析时，需要结合其所具有的特点，从细节入手进行调整优化，文章就此方面内容进行了简要分析。
关键词：排水泵站；水泵节能；降耗优化
就排水泵站发展现状开看，逐渐有更多新型技术被应用其中，并取得了良好的效果。但是从能源利用角度来分析，则必须要对排水泵站水泵设备系统进行节能优化，提高各项能源的利用率，减少电力能源的浪费。从实际情况进行分析，我国泵站运行所消耗的电力能源可以占据到全国总发电量的10%左右，而水泵作为主要能源消耗设备，必须要进行节能优化处理。
1 水泵站能源消耗分析
1.1 水泵站系统组成
水泵站主要作用就是汛期雨水以及城市生活污水的抽排，以此来降低城市渍灾问题的发生，提高汛期雨季城市的安全，确保城市内各项基础职能的正常发挥。为了能够将水源输送到位置更远的位置，能耗不但发生在泵站内部，同样也会发生在泵站输变电设备以及输水渠道等环节中，因此在对其进行节能优化研究时，就需要结合其系统构成做好每个细节的研究。一般水泵站由输变电设备、泵站与输水渠道组成，应做好每个环节对系统能耗以及效率影响的分析，并在此基础上有针对性的选择措施对系统进行设计优化，充分挖掘系统所具有的节能潜力。
1.2 能源消耗分析
对水泵站系统运行能耗特点进行分析，电能从区域变电所经过输电线路传输到泵站，在由泵站输出到变压器降压，最后经过配电线路、控制柜分配到各台水泵配套的电动机。整个运行过程中，电能损耗主要分为输电损耗功率P输电损，变电损耗功率P变损以及配电损耗功率P配电损，需要从不同环节进行分析[1]。另外，在水泵运行时会利用电动机将电能转变为机械能，进而产生电机损耗P机损，并且转化后的机械能通过皮带转动会传输给水泵，后通过水泵、进出水管等部分的时候也会从产生损耗。排水泵站系统运行过程中，进水侧渠道水位会降低，而出水侧渠道水位则会上升，产生水体流动，最终将水运输到距离更远以及位置更高的位置。
2 水泵站水泵节能优化要点
2.1 合理选择水泵设备
水泵是排水泵站主要能耗设备，结合泵站功能运行发挥的特殊性，想要将节能降耗贯彻到排水的整个过程中，首先必须要做好水泵设备的对比选择，一般可以选择用立式污水泵、潜水排污泵以及轴流泵等。无论是选择应用哪种水泵，均需要保证其扬程与流量等可以安全满足排水需求，可以持续有效运行。如果所选水泵性能良好，这样在运行过程中，即便是出现最低或最高扬程时对效率造成一定影响，也不会产生过多的损耗。另外，水泵选型后还要保证几何安装高度的合理性，避免受汽蚀因素影响而造成限制流量增加，导致水泵安装效果达不到设计要求。几何安装高度的确定，应以以往实际经验作为依据，结合实际情况进行设计，如水泵扬程大则安装高度应大。
2.2 优化泵站系统运行
在水泵站系统运行过程中，水泵作为主要设备，在运行时会产生较大的机械损耗，针对此就需要做好相应的设计优化工作。结合实际情况来看，系统机械损耗主要原因是安装质量与维修养护效果，如果设备未严格按照设计与专业要求安装，这样在正式投入使用后会加剧机组振动，零件磨损严重，不但会缩短设备服务年限，同时也会增大系统运行产生的损耗[2]。可以从三个方面来进行优化，即轴承损失、填料损失以及轮盘损失，要求系统在运行时需要及时补充轴承内润滑油或者润滑脂，控制好添加的油位，对已经变质的部分要及时更换，并按照专业操作过程来对其使用效果进行检测。为降低填料损耗，需要控制好填料盖，避免轴承与填料摩擦过大而造成损失，同时还可以向填料中滴加水滴，并对损坏的填料及时进行更换，将其控制在密封度良好的状态。而轮盘损失则主要是因为叶轮前后盖板外表面与水产生摩擦，在进行优化时要尽量降低过流壁面的粗糙程度，例如在利用砂轮磨光处理后，涂刷环氧树脂可以提高盖板表面光洁度，达到降低损耗的目的。
2.3 水泵况点调节
一方面，调节水泵特性曲线，包括叶轮切削、水泵调速以及叶片角度等；另一方面，调节管路特性曲线，包括旁通阀与关阀调节等。从实际经验进行分析，对于离心泵的调节可以选择用变径方式，而混流泵则应选择用变速方法，需要结合实际情况来选择相应的调节方法。例如转数调节即以改变水泵转速为目的，改变水泵性能曲线，对水泵工作点进行调节。其中转速降低时要具有一个时间段，并且不能降的过低，避免造成水泵效率降低，一般情况下将转速降低到额定转速30%-50%即可[3]。而车削调节则是利用车床将叶轮外径车小，对水泵性能曲线以及使用范围进行调节，通过对水泵工作特性的改善，使其工作在高效区，在应用上为具有简洁、经济等优点。
3 水泵站水泵节能优化实例
3.1 泵站水泵节能措施
3.1.1 本体节能。对水泵电动机进行优化，一方面是本体节能，即对结构方案、材料、工艺以及技术等因素进行分析，提高水泵电动机运行总体效率。设计时选择用电磁设计方式，做好各项参数的控制，如低谐波绕组、气隙值等，并对冷却风路结构进行优化，选择用高导磁率、低损耗优质材料来制作零部件，争取不断提高设备生产质量，降低运行后产生的损耗。
3.1.2 调速节能。一方面，变频调速。根据水泵转矩与转速成正比的特点，在面对选型裕量过大以及减少流量的情况时，可以选择此种方式进行优化，降低设备运行造成的损耗。通过对设备进行变频调速处理，可以进一步提高其控制精度，同时因为小功率变频器成本比较低，控制过程简单无需重启设备，现在已经被广泛的应用到功率较低的电压电动机节能优化处理中。另一方面，变极调速。即以水泵电动机为对象，利用改变电动机磁极对数的方式来调整设备转速，可以在原有基础上扩大水泵作用范围，并且确保其能够长时间处于高效区运行，更适用于水位或者扬程变化幅度比较大的场合。
3.2 节能优化结果
按照上述节能方法对某排水泵站水泵进行了节能处理，分别采用新型节能电动机与传统电动机，通过两种电动机带负荷运行测试，JWHHR型无滑环绕线式异步电动机负荷130kW运行时，效率为94.6%，功率因数为0.883；而在负荷185kW时，效率为93.8%，功率因数为0.903，在泵站系统正常运行过程中，基本上均能够满足高效率与高功率因数要求[4]。而作为对比的YR355L1-8传统饶线式异步电动机在负荷180kW时运行，效率为92.6%，功率因数为0.809。通过数据比较可以确定其效率与功率因素均有所提高，采用新型节能高效电动机具有更明显的节能效果。
4 结束语
现在有更多新型技术与设备被应用到排水泵站建设中，从节能降耗角度进行分析，需要对损耗最大因素的水泵设备进行优化。结合以往管理经验，确定设备优化要点，从不同角度出发，选择合适的措施进行改善，调节水泵设备运行各项参数，确保其在维持正常功能发挥的同时，降低电能的损耗。
参考文献
[1]王威.排水泵站中水泵的节能措施[J].应用能源技术，2009，1：39-41.
[2]许燕飞.工业循环水泵站的能耗测评及优化运行研究[D].江苏大学，2010.
[3]刘建军，张志敏.排水站中水泵的节能措施[J].农民致富之友，2013，20：225.
[4]肖楚汉.污水提升泵站的节能方法研究[D].湖南大学，2014.
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