城镇供水二次加压泵站运行方式电耗探讨

0 引言

城镇二次加压泵站的工艺运行方式和设备的合理配置决定着泵站的能耗。在同样的水泵设备配置情况下，采用不同的工艺运行方式其泵站的能耗是不相同的。那么，采用什么样的工艺运行方式最好?

其电耗怎样计算?下面通过对二次加压泵站的运行方式及能耗的分析研究，给出目前最佳的工艺控制方法。

1 二次加压泵站几种常用运行方式能耗

目前，北方城镇二次加压泵站工艺设备配置及工艺运行状况一般分为四种：

1)方式1———水泵全速直联供水方式;

2)方式2———微机控制水泵变频调速恒压供水方式;

3)方式3———微机控制水泵变频调速变流变压供水方式;

4)方式4———全自动管网直联无负压二次加压供水。

1.1 方式1———水泵全速直联供水方式

此供水方式是二次加压泵站的加压泵，不通过任何的中间工艺设备直接将储水池的水供给用户，是一种简单、实用、经济的二次加压供水方式。假设泵站水泵为两台(一用一备)，高日高时水量为qa，日最低水量为0，水量的变化范围为0~qa，小区内管网最不利点的水头损失为h0，管网的最大压力为hmax，水泵的特性曲线为f1，管道特性曲线为f2，则水泵在全速直联供水方式下的工作状况，如图1所示。

从图1中可以看出：

1)此方式泵站的供水量调节，是通过改变管道的特性曲线f2来实现的，供水压力随着流量q 在ha~hmax间变化;

2)供水量为qa时的电功率值是特性曲线f1和坐标系(h，0，q)所围成的图形面积Pa(1 hmaxAqa0);

3)供水量为qa时实际需要的供水电功率值是管道特性曲线f2和坐标系(h，0，q)所围成的图形面积P 标(h0Aqa0)。

上面的计算结果中，式(2)忆和式(4)忆均为准确值，而式(2)和式(4)为工程近似值。在分析计算实际问题时，一般用后者就可满足工程的需要。在下面的全部分析计算中采用工程近似的方法进行。

1.2 方式2———微机控制水泵变频调速恒压供水方式

微机控制水泵变频调速恒压运行是目前二次加压泵站供水工艺中广泛采用的运行方式。该方式通过改变水泵的转速来满足小区内供水量需求的变化，不仅保持了恒压供水，而且大大降低了泵站的电耗，从而使泵站的电损率啄降低。其工况如图2 所示。

1.3 方式3———微机控制水泵变频调速变流变压供水方式

当供水泵站在小流量或零流量的情况下，水头损失很大，水泵效率大大降低，电损率啄会增大，泵站达不到最佳的节能效果。在此情况下通常根据小区内管网的水量及压力变化规律，采用变流变压的方法调整水泵机组的转速、流量及供水压力，以及克服上述的问题。此方式下的泵站运行特性曲线如图3所示。

1.4 方式4———全自动管网直联无负压二次加压供水方式

该方式是将全自动管网直联无负压供水设备直接与自来水管网连接、采用密封水罐和负压抑制及补偿系统，自动调节来水水量和压力，实现自来水外管道无负压、内网自动恒压供水的功能。此种供水方式充分利用了市街公用供水管网的一次压力hj，加压泵站只是对公用供水管网的进水压力hj 和所需供水压力ha的差进行补压，所以节能效果显著。泵站工艺运行工况如图4所示。

从式(19)可以看出，泵站在采用全自动管网直联无负压二次加压供水方式运行时，供水系统的节电率姿和公用管网供水压力hj成正比;与内网的压力ha成反比，而与泵站的水量q 无关。

2 泵站运行方式的电耗指标比较

上面对4种城市二次加压泵站运行方式进行了分析研究，现将4 种泵站运行方式的电耗状况比较列于表1中。

我们结合北方的某一泵站的工艺供水参数，算出泵站在同一工艺供水参数下采用不同运行方式的电耗指标的实际数值，见表2。

从表1和表2可以看出，1.4节所述供水方式是一种最节能的泵站工艺运行方式。此运行方式实际的电耗功率比二次加压泵站理想状态下的电耗功率还要低很多(本次计算，实际的电耗功率比二次加压泵站理想状态下的电耗功率减少了20.6%);从节电的效果上看，前者比后者要节电70%以上，而比恒压供水方式要节约电耗达

28.6%~43%。泵站的4种运行方式的工况图如图5所示。

目前在城镇二次加压泵站供水工艺中，普遍采用方式2运行方式，采用方式3运行方式的只有很少一部分。而在城镇二次加压泵站中采用方式4 具有很大的节能空间。

3 结语

城镇二次加压泵站采用微机控制变频调速变流变压和全自动管网直联无负压供水运行方式是目前最节约电能的两种工艺运行方法;特别是采用全自动管网直联无负压方式供水，具有显著的节能效果和广阔的市场前景。