自來水廠是能耗大戶，電耗主要消耗在水泵的運行上。要想降低水廠的運行電耗，首要任務(wù)就要想辦法提高水泵的運行效率，減少無謂的能耗，此外對二級泵站的水泵的幾種流量調(diào)節(jié)方式從能量消耗的角度上進行了分析，同時對二級泵站中水泵的變頻調(diào)速系統(tǒng)控制過程進行了分析，并且針對實際應(yīng)用中應(yīng)注意的問題進行了歸納總結(jié)。

1.積極實施泵站控制技術(shù)

對泵站的參數(shù)(例如流量、壓力或液位)進行控制，一是為了滿足生產(chǎn)的工藝要求，二是可以盡量減少能量的浪費。目前人們經(jīng)常使用的方法有：一是使用調(diào)速裝置調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速;二是通過大小泵搭配;三是閥門控制;四是調(diào)節(jié)水泵葉片角度的調(diào)節(jié)方式;五是通過回流或瀉放的調(diào)節(jié)方式。

從多年的實踐中體會到，雖然各種方式都可以實現(xiàn)滿足工藝條件下的調(diào)節(jié)和控制，但是不同的控制方式或是同一種控制方式下不同的控制策略都可能會帶來不同的耗電效果，這里有一個耗電最低(優(yōu)化)的運行方法和方式。為了得到這個最佳的結(jié)果，就必須對泵站的電耗因素進行定量研究，之所以提到定量而不是定性，是因為只有定量才可能對節(jié)能改造的經(jīng)濟性和實現(xiàn)性作出判別，這就是泵站量化節(jié)能技術(shù)的本質(zhì)所在。

在傳統(tǒng)的凈水廠設(shè)計中，進行送水泵選型時，首先考慮水泵應(yīng)滿足最不利工況點的要求，即以供水管網(wǎng)的最高日最高時用水量和壓力來計算水泵的設(shè)計流量和設(shè)計揚程。根據(jù)此法選型的水泵雖滿足了最不利工況點的要求，卻忽略了對能耗的考慮。改變水泵的工況點，通常可通過兩條途徑來實現(xiàn)：一是調(diào)速運行，即通過改變水泵的轉(zhuǎn)速，來改變水泵的運行曲線，使水泵的出水壓力與管網(wǎng)實際所需一致，從而達到節(jié)能的目的。

2.改造原有水泵的技術(shù)指標

我國的水廠長期以來，采用了各種類型的水泵。在不完全以新代舊的前提下，對現(xiàn)有設(shè)備進行技術(shù)改造勢在必行。根據(jù)工作情況的變化合理地選用新型葉輪，是改善泵組運行提高效率的一個重要途徑。為此，根據(jù)實際運行的需要，合理選用新型葉輪。葉輪切削改造技術(shù)是水泵節(jié)能改造技術(shù)中最簡便可行、最有效的一種方法，在水廠的改造中得以廣泛應(yīng)用。在水廠的改造中，無論是水泵選型，還是實施葉輪切削改造，均應(yīng)根據(jù)供水管網(wǎng)的實際所需，以管網(wǎng)用水的平均流量、平均壓力作為水泵的設(shè)計流量和設(shè)計揚程進行選泵或葉輪切削計算，同時兼顧大流量和小流量兩個工況點均處于水泵的高效區(qū)間內(nèi)。通過改造，水泵實際運行效率將大大提高，可大大降低能耗，不失為供水企業(yè)節(jié)能增效的重要舉措。

水泵控制閥是水廠一、二級泵房運行機組的重要組成部件，是安裝在水泵出口處一種水錘防護裝置，它的主要作用是在停泵時防止水倒流和機組高速倒轉(zhuǎn)，避免可能由此造成水泵運行機組的損壞。目前許多水廠，特別是一些中、小型老水廠普遍采用手動控制閥，止回閥，電磁閘閥或電動液壓蝶閥來控制和解決水泵機組停機時的水錘問題，但實踐證明，這種種方法對于水泵的安全運行還存在著諸多的不足，如手動控制閥就不能有效地控制因突然停電，控制閥不能及時關(guān)閉造成外管路介質(zhì)對水泵機組的水錘沖擊;電磁、電動液壓控制的裝置，由于電控部分電器元件配置復(fù)雜，且容易受到溫度、濕度、頻頻動作等影響，出現(xiàn)故障的機率不可避免就會增多，液壓裝置出現(xiàn)堵塞、泄漏現(xiàn)象亦在所難免，何況電動液壓蝶閥中的主閥板更是在一定程度上影響著介質(zhì)的輸送。所以及時制造一種全過程自動操作的新型水力閥門，無需外接壓力水便能夠自動實現(xiàn)水泵控制閥的緩開和緩閉是一亟待解決的重要問題。

3.積極進行水泵的更新?lián)Q代

在水廠設(shè)計中，進行水泵選型時，應(yīng)對水泵的運行工況進行排列分析，從水廠的投產(chǎn)初期、中期至達到設(shè)計規(guī)模，以及不同季節(jié)的供水量要求，和每日的供水量曲線等，都應(yīng)有較深入的了解，以此來指導(dǎo)選用水泵，才能達到既滿足供水要求，又能節(jié)約能耗的目的。因此，推廣高效節(jié)能水泵質(zhì)量技術(shù)先進，不僅在節(jié)能措施上獲得顯著的節(jié)能效果，其低噪音和低振動技術(shù)使水泵運行時，不產(chǎn)生環(huán)境污染，節(jié)能水泵還裝有優(yōu)質(zhì)機械密封，徹底根除了水泵軸向滲漏現(xiàn)象，有效地減少了水泵維修保養(yǎng)的工作時間，提高了設(shè)備使用壽命。

現(xiàn)在，我國已經(jīng)開發(fā)了大量的水泵更新?lián)Q代產(chǎn)品。目前一些水泵廠正在生產(chǎn)多種高效節(jié)能多用途水泵。由泵體、葉輪和泵軸組成，配合電機實施，泵體內(nèi)設(shè)有自吸葉輪腔和離心葉輪腔兩個葉輪腔，并通過泵蓋隔開，腔內(nèi)分別置有離心葉輪和自吸葉輪，自吸葉輪和離心葉輪裝在同一泵軸上，進水管與離心葉輪腔相通。本發(fā)明具有自吸泵和離心泵的雙重功能，只需在離心泵初次啟動前，將泵內(nèi)注滿液體即可，省力、省時間、操作方便。在動力不變的情況下，其揚程、泵效、流量等技術(shù)性能相對已有單一泵都有很大提高，且耗能低、體積小。如博山水泵制造廠生產(chǎn)的DL 多級立式泵被國家經(jīng)貿(mào)委評為國家級新產(chǎn)品，被機械部列為全國第十七批節(jié)能產(chǎn)品，深受國內(nèi)外用戶的好評。

4.改變廠水泵變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的基本設(shè)計

變頻調(diào)速的基本原理是根據(jù)交流電動機工作原理中的轉(zhuǎn)速關(guān)系：公式(1)：n=60 f(1-s)/p，公式(2)：P=T*n/9550，由上公式(1)和(2)可知，均勻改變電動機定子繞組的電源頻率 f，就可以平滑地改變電動機的同步轉(zhuǎn)速。電動機轉(zhuǎn)速變慢，軸功率就相應(yīng)減少，電動機輸入功率也隨之減少。這就是水泵變頻調(diào)速的節(jié)能作用。

目前，國內(nèi)在水泵控制系統(tǒng)中使用變頻調(diào)速技術(shù)，大部分是在開環(huán)狀態(tài)下，即人為地根據(jù)工藝或外界條件的變化來改變變頻器的頻率值，以達到調(diào)速目的。系統(tǒng)主要由四部分組成：(1)控制對象(2)變頻調(diào)速器(3)壓力測量變送器(PT)(4)調(diào)節(jié)器(PID)。系統(tǒng)的控制過程為：由壓力測量變送器將水管出口壓力測出，并轉(zhuǎn)換成與之相對應(yīng)的 4～20mA 標準電信號，送到調(diào)節(jié)器與工藝所需的控制指標進行比較，得出偏差。其偏差值由調(diào)節(jié)器按預(yù)先規(guī)定的調(diào)節(jié)規(guī)律進行運算得出調(diào)節(jié)信號，該信號直接送到變頻調(diào)速器，從而使變頻器將輸入為 380V/50Hz 的交流電變成輸出為 0～380V/0～400Hz連續(xù)可調(diào)電壓與頻率的交流電，直接供給水泵電機。

5.自來水廠水泵變頻調(diào)速應(yīng)用的注意事項

水泵調(diào)速一般是減速問題。當(dāng)采用變頻調(diào)速時，原來按工頻狀態(tài)設(shè)計的泵與電機的運行參數(shù)均發(fā)生了較大的變化，另外如管路特性曲線、與調(diào)速泵并列運行的定速泵等因素，都會對調(diào)速的范圍產(chǎn)生一定影響。超范圍調(diào)速則難以實現(xiàn)節(jié)能的目的。因此，變頻調(diào)速不可能無限制調(diào)速。一般認為，變頻調(diào)速不宜低于額定轉(zhuǎn)速 50%，最好處于 75%～100%，并應(yīng)結(jié)合實際經(jīng)計算確定。

5.1 水泵工藝特點對調(diào)速范圍的影響

理論上，水泵調(diào)速高效區(qū)為通過工頻高效區(qū)左右端點的兩條相似工況拋物線的中間區(qū)域。實際上，當(dāng)水泵轉(zhuǎn)速過小時，泵的效率將急劇下降，受此影響，水泵調(diào)速高效區(qū)萎縮，若運行工況點已超出該區(qū)域，則不宜采用調(diào)速來節(jié)能了。

5.2 定速泵對調(diào)速范圍的影響

實踐中，供水系統(tǒng)往往是多臺水泵并聯(lián)供水。由于投資昂貴，不可能將所有水泵全部調(diào)速，所以一般采用調(diào)速泵、定速泵混合供水。在這樣的系統(tǒng)中，應(yīng)注意確保調(diào)速泵與定速泵都能在高效段運行，并實現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)。此時，定速泵就對與之并列運行的調(diào)速泵的調(diào)速范圍產(chǎn)生了較大的影響。主要分以下兩種情況：

5.2.1 同型號水泵一調(diào)一定并列運行時，雖然調(diào)度靈活，但由于無法兼顧調(diào)速泵與定速泵的高效工作段，因此，此種情況下調(diào)速運行的范圍是很小的。

5.2.2不同型號水泵一調(diào)一定并列運行時，若能達到調(diào)速泵在額定轉(zhuǎn)速時高效段右端點揚程與定速泵高效段左端點揚程相等。則可實現(xiàn)最大范圍的調(diào)速運行。但此時調(diào)速泵與定速泵絕對不允許互換后并列運行。

6.結(jié)語

優(yōu)化水泵的運行效果、提高效率、降低電耗，方法是多樣的，不同的水廠可根據(jù)自身的特點選擇合理的方法，或者創(chuàng)造有利的條件來達到優(yōu)化目的。但節(jié)能工作的道路也是漫長的，需要我們不斷地去摸索和總結(jié)。只要我們能夠持之以恒，一定能把節(jié)能工作做好。