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供水泵站水泵節能改造案例分析
自來水公司負責整個城市城區的供水工作，供水服務少不了水泵的支持，然而，從目前來看，水泵的電耗量較大，這樣無疑加大了供水成本，影響了供水企業的經濟效益。所以，必須加強對供水泵的節能改造，通過優化水泵內部結構，提高其性能，調整水泵配置方式等來達到節能效果。本文分析了供水泵站水泵節能改造技術以及改造后的效果。
一、供水泵站的節能改造策略
1.1數據采集及分析
（1）數據分析對于機泵節能降效改造有著非常重要作用；對機組運行相關數據進行采集，如電機電流、功率、管網壓力、流量等數據采集，有條件情況下，首要采用PLC數據采集，方便提取相關數據，并分析離心泵運轉相關曲線，計算各機組的配水電耗等數據。
（2）對癥下藥：通過數據分析，找出主要問題改善方法，做對比方案分析，并考慮經濟成本，改造難度，節能效果等等因素。
1.2提升水泵的運轉效率
不同型號的水泵有著不同的運轉效率，例如：雙吸離心式水泵的運轉效率通常在80%-85%，然而，在實際工作時，很容易出現水泵配置不合理，無法同現實工況有效配合等現象，通常會導致水泵運轉的工況點遠離高效區，使得水泵潛在的運轉能力得不到充分發揮，影響其工作效率。經過實踐分析表明：一些水泵在實際運轉時效率僅達到設計標準的一半。對此可以選擇下面解決對策：
（1）切削葉輪。可以從水泵的葉輪入手，適度地加以切削，從而優化其性能，以此來提升其運轉效率。然而，葉輪切削模式的使用方法的利用條件相對有限，一般適合水泵運轉所在地葉輪切削程度最高的范圍內，同時比轉速也會影響離心泵的最大切削量。
（2）調換水泵。如果水泵工作的地方距離高效區較遠，就不適合選擇葉輪切削模式，取而代之是要科學地更換水泵，根據工況需求來進行適應性選擇，以此來確保水泵運轉效率，從而獲得良好的經濟效益。
1.3安裝調速水泵
離心式水泵通常適合工業用水、居民日常供水的服務，水泵的特性曲線和供水管道的阻力曲線交叉處的工程概況會在很大程度上影響離心式水泵的輸出特性。
為了達到節能經濟的目的，一邊可以選擇具有變頻調速功能的電動機，依靠其科學調整水泵的運轉速率，從而使水泵靈活適應不同的工況。水泵的功率消耗會隨著其轉速的降低而降低，從而節省更多的能源，實踐證明在變頻器的幫助下，節電率達到20%-50%。
1.4注重設備的維護
一般來說，根據實際使用情況，定期對水泵機組維護保養工作，更換軸承潤滑油，打開水泵蓋檢查葉輪氣蝕情況，軸套磨蝕情況。
（1）泵葉氣蝕嚴重情況：找出氣蝕原因，并對葉輪進行修補，可在葉輪表面選用涂環氧樹脂或合金粉末噴涂等方法修補。
（2）更換水泵填料：用泥狀軟填料代替石墨盤根和碳纖維盤根，減少維修率，保護水泵軸壽命，密封泵軸，減少汽蝕現象。
1.5優選水泵節能改造策略
（1）首選用國家節能產品，淘汰高效能電機、水泵、閥門。
（2）一些生產制造企業，由于生產，需要較高的供水水壓，而且一日之內水體需求變化程度也較大，這樣就對供水泵站提出了新的要求，可以調整變頻設備數量，在此基礎上來科學掌控閥門開度，最終達到水壓調節的目的。這樣不僅能夠滿足企業的用水需求，也能達到節能降耗的目的。
（3）如果水泵處于非調速運轉狀態，同時，其工作所在地同設計的規定出入很大，而且也無法通過采用其他方法來優化其運轉效率，此時，可以考慮調換新的水泵。相反，如果水泵機組的工作地點，同設計的規定出入不大，則不必調換水泵，試著進行優化處理，一般可以選擇葉輪切削法，以此來調整其運行曲線，從而提升其運轉效率。通常來說，此時水泵的性能不會發生變化，而是其性能參數出現了一定程度的優化，所以，這種方法適合用在離心水泵。
二、改造實際例子分析
某地級市供水廠，泵站中配置了5個離心水泵，其中有四個20sh-9A水泵的揚程達到500千帕，額定流量達到1960立方米/小時，所安裝的電機，功率達到400千瓦，轉速也達到970圈/分。額外的另一臺中內部設置了變頻調節設備，發揮系統調壓功能，其揚程達到440千帕，額定流量僅為1300立方米/小時，所選擇的電機功率達到220千瓦，轉速達到1500圈/分。
總體上，這樣的泵站水泵配置能夠滿足整個城區的供水服務，城區內部的用水需求也基本得到了滿足，然而，經過長時間觀察供水資料信息可以看到，該供水廠供水壓一般達到0.36兆帕，水泵運轉過程中，其設計的揚程卻未得到充分利用，實際所用揚程僅為67%。這樣的運行揚程導致了水泵無法有效運行，進而水泵的運行效率低下。
2.1優化與改造方案
（1）葉輪切削方案。依靠原有的水泵葉輪，參照切削規律和原理，并結合泵房的現實工作水平，以及供水實際需要的揚程、流量以及所需功率等等，來科學切削水泵葉輪，從而達到水體有效供應與供應量調節的各種需求。
因為該供水單位泵站所選的水泵為20sh-9A型，其比轉數為90，同時已經被切削了一環，在此基礎上繼續切削，那么其揚程則要達到0.42兆帕。
經過專業的葉輪切削技術指導，實行切削改造后，水泵運轉效率顯著提高，而且其運轉中的負載也急劇下降，防止了超載問題，電機運轉也得到極大的優化和提高。然而，這也使得水泵供水能力受到不良影響，同初始狀態對比起來，流量有所下降，下降幅度達到5%。而且這種方法所適用的范圍十分有限，僅僅可以優化并改善水泵的性能參數。
（2）換新型號的水泵。將原來的水泵替換掉，換成KBS50-500的型號，實際的參數為3150立方米/小時，揚程達到0.38MPa，電機功率達到400千瓦。
經過計算得出：P有效=317千瓦，
η泵=0.88
P軸功率=360千瓦
一般來說，在不考慮額外損失的前提下，電機輸出功率和水泵軸功率大體相當，這樣就可以得出：水泵實際工作時的功率392千瓦，小于400千瓦，達到了電機功率的要求。
2.2方案的對比
這兩類方案都有不同的優勢和劣勢，葉輪切削無需投入大量資金，然而，卻達不到預期的節能效果，水泵只是性能參數發生變化，然而，從根本上來看水泵的性能依然未達到改變，無法滿足高效節能工作的效果。
第二種方法更換新的水泵，這種方法通常需要大量的資金投入，而且需要一個系統、有條理的施工程序，其周期也較長，然而，水泵型號經過調整更換以后，水泵的運轉效率得到了充分提高，也達到了最佳的節能減耗效果，值得深入研究和長遠發展。綜合對比看來，由于更換水泵型號能夠達到預期的節能效果，其運轉效率能夠得到有效提高，相比之下，更適合考慮調換新型號的水泵。
2.3節能改造的結果
通過對其中兩臺水泵型號的調換，KBS50-500型號的水泵，其固定設計的流量為3150立方米/小時，揚程達到0.38MPa，經歷了一段時間的運轉與使用，最終的工作運轉信息如下表：
經過調整水泵型號，最終得到的水泵運轉工作效率：
經過水泵型號調換的節能改造后，能夠維護管網0.34兆帕的壓力不變，此時水泵的供水量顯著提高，上升至3350立方米/小時，其供水量也得到了顯著提升，提升效率達到20%，水泵運轉效率也急劇提高，同未改造前相比，效率提高了20%。
總的看來，經過水泵型號調換的節能改造后，水泵的耗電量明顯減少，對應所繳納的電費也減少，經過總的分析和計算，水泵的電能年節省量得到了將近64000000千瓦.時/臺。
三、節能改造的效果分析
經過一年時間內一系列的水泵節能優化改造，水泵的耗電量顯著下降，電費成本明顯降低，供水企業的供水成本得到了控制，總體來看企業收獲了較高的經濟回報。正是由于這種試驗性改造收到了較好效果，該自來水公司決定擴大改造規模，逐步實現廠內供水設備的全面改造、升級，最終受到節能、降耗、控制成本的理想效果。
四、總結
供水泵站水泵節能改造是十分必要的，水泵的耗電量高低關系到供水單位的經濟效益，影響到供水經濟收益。通常來說，城市建設規模較大、速度較快，而且項目建設變數較多、變化較大，這樣就無法有效預測、分析其所需的供水量，從而可能出現水泵揚程得不到充分利用，造成巨大的資源浪費現象，必須加強對水泵的節能改造，從而確保水泵的工作效率和效益。
