摘要：在自來(lái)水成本中，電耗是大頭；因此，要想降低自來(lái)水成本，節(jié)能是關(guān)鍵。本文對(duì)二級(jí)泵站的幾種運(yùn)行方式（定速運(yùn)行，變速恒壓運(yùn)行，變速變壓運(yùn)行），從能量消耗的角度上進(jìn)行分析，并指 出了各運(yùn)行方式的適用場(chǎng)合,同時(shí)探討了二級(jí)泵站中水泵的一些節(jié)能運(yùn)行方式。 

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前水泵電耗約占國(guó)內(nèi)總用電量的20%。在自來(lái)水廠中，泵房運(yùn)行費(fèi)占水廠制水成本的50%以上，而同時(shí)，二級(jí)泵站又有巨大的節(jié)能潛力。因此，恰當(dāng)調(diào)整傳統(tǒng)的供水方式，采取*大限度的節(jié)能措施，不僅能帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且還會(huì)產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益。 

水廠機(jī)泵的選型,一般是按城市*高日.*大時(shí)的需水量來(lái)確定的，但管網(wǎng)供水顯然不是恒定流量，因此在大部分時(shí)段里機(jī)泵都處于低負(fù)荷運(yùn)行。水泵的特性曲線方程為：H=HX--SXQ2 而管道的特性曲線方程為：H=HST + ∑SQ2 

式中 H------水泵的實(shí)際揚(yáng)程 Q------水泵的實(shí)際出水量 

HX------水泵在Q=0時(shí)所產(chǎn)生的虛總揚(yáng)程 

SX------泵體內(nèi)虛阻耗系數(shù) HST------水泵靜揚(yáng)程 

S------代表長(zhǎng)度及直徑已定的管道的沿程與局部阻力之和的系數(shù) 

水泵裝置的工況點(diǎn)是指水泵供給水的總比能與管道所要求的總比能相等的那個(gè)點(diǎn)，也即為水泵特性曲線與管道特性曲線的交點(diǎn)。當(dāng)曲線改變時(shí)，工況點(diǎn)就會(huì)轉(zhuǎn)移。二級(jí)泵站傳統(tǒng)的運(yùn)行方式是進(jìn)行臺(tái)數(shù)的切換水泵恒速運(yùn)行；目前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，變速運(yùn)行正成為發(fā)展的趨勢(shì)（其中，變頻調(diào)速是其主要方式）。變速調(diào)節(jié)主要有二種運(yùn)行方式：①恒壓變流量運(yùn)行方式②變壓變流量運(yùn)行方式。下面，我們從能量消耗的角度上來(lái)分析恒速運(yùn)行與變速運(yùn)行的效果。 

1 恒速運(yùn)行 
恒速運(yùn)行時(shí)的特性曲線如左圖所示。從圖上可知，當(dāng)管網(wǎng)中的流量從Q1降為Q2時(shí)，水泵的供水壓力將從設(shè)計(jì)供水壓力H0升高至H1，理論上水泵此時(shí)需要消耗功率為Q2*H1，但從圖上管**性曲線分析，此時(shí)管網(wǎng)瞬時(shí)需要消耗功率為Q2*H2，水泵多消耗的功率Q2*H1-Q2*H2實(shí)際上是管網(wǎng)壓力升高而無(wú)效地消耗于管網(wǎng)之中。在水廠實(shí)際運(yùn)行中我們常見的就是通過(guò)調(diào)節(jié)閥門的開啟度來(lái)調(diào)節(jié)流量，即通過(guò)增大管網(wǎng)的阻力來(lái)平衡水泵的工況（使管道特性曲線變陡）。因?yàn)楣芫W(wǎng)的用水量是每時(shí)每刻都在變化的，而二級(jí)泵站的分級(jí)也是有限的，靠水泵臺(tái)數(shù)的切換是不現(xiàn)實(shí)的，所以常采用閘閥節(jié)流措施。雖然使用閘閥節(jié)流，水泵的軸功率會(huì)隨著流量的減少而減少，且操作方便易行，但從經(jīng)濟(jì)上看，節(jié)流調(diào)節(jié)很明顯是用消耗水泵的多余能量來(lái)維持一定的供水量；同時(shí)從效率曲線上可知，當(dāng)流量從Q1降到Q2時(shí)，水泵的效率也相應(yīng)地從ηA降低到ηB。 

2 變速運(yùn)行 
變速運(yùn)行主要有以下兩種運(yùn)行方式: 
⑴ 恒壓變流量運(yùn)行 
恒壓運(yùn)行時(shí)的特性曲線如左圖所示，當(dāng)管網(wǎng)中的流量從設(shè)計(jì)流量Q1降為Q2時(shí)，壓力保持不變（恒為H0），由于水泵采用變頻調(diào)速，即有原來(lái)的滿轉(zhuǎn)速n變?yōu)閚1，如圖紅線所示。理論上此時(shí)水泵需要消耗功率為Q2*H0，雖然小于恒速運(yùn)行時(shí)的消耗功率Q2*H1，但仍大于管網(wǎng)此時(shí)需要的消耗功率Q2*H2。因此，為了平衡水泵的工況點(diǎn)，也只好采用單閘節(jié)流措施，同恒速運(yùn)行時(shí)一樣，多消耗的功率（Q2*H0—Q2*H2）仍然是無(wú)效地消耗于管網(wǎng)之中。但從效率特性曲線圖可知，采用變速運(yùn)行水泵的效率提高了（由ηA提高到ηB，C點(diǎn)為D點(diǎn)的等效點(diǎn)）；且這種運(yùn)行方式供水品質(zhì)優(yōu)良，可在任何情況下同時(shí)滿足全網(wǎng)各用戶對(duì)供水的流量與揚(yáng)程的不同要求。 
⑵ 變壓變流量運(yùn)行 
從左圖特性曲線可知，當(dāng)管網(wǎng)中的流量從設(shè)計(jì)流量Q1降為Q2時(shí)，由于水泵采用變速運(yùn)行，使轉(zhuǎn)速?gòu)膎調(diào)為n2，并使水泵的出水壓力剛好等于H2，此時(shí)理論上水泵的輸出功率為Q2*H2，而此時(shí)管網(wǎng)需要消耗功率也為Q2*H2，兩者剛好相等，水泵也達(dá)到其平衡工況點(diǎn)，因此這種運(yùn)行方式是*節(jié)能的。同恒壓運(yùn)行一樣，水泵的效率也提高了（由ηA提高為ηB）。 
3 分析比較 
從以上特性曲線圖可知，變速運(yùn)行相對(duì)恒速運(yùn)行來(lái)說(shuō)，是通過(guò)以下兩個(gè)途徑節(jié)能的：**是提高了水泵的效率 ；**是降低用閥門節(jié)流引起的壓力損失。通常變速運(yùn)行比恒速運(yùn)行多節(jié)能12%左右。變速運(yùn)行中，雖然變壓比恒壓方式節(jié)能，但并不能說(shuō)變壓就一定比恒壓好，而應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況具體分析。恒壓運(yùn)行無(wú)須知道流量，只要有一個(gè)壓力傳感器就行；而變壓運(yùn)行是根據(jù)流量變化從而使壓力作出相應(yīng)的變化，它必須知道用水量，也就是說(shuō)，變壓運(yùn)行必須要有流量計(jì)，因此，變壓運(yùn)行的造價(jià)比恒壓運(yùn)行要高。 

從特性曲線分析可知，當(dāng)管道特性曲線的斜率較小時(shí)（即曲線較平緩），如下圖所示， 
此時(shí)一般用恒 
壓運(yùn)行方式。因?yàn)楹銐哼\(yùn)行方式投資較變壓方式少，且此時(shí)若用變壓方式，相對(duì)恒壓方式也節(jié)不了多少能量。此時(shí)恒壓供水不僅**可靠， 
4 結(jié)束語(yǔ) 
水泵變速調(diào)節(jié)是一種有效的調(diào)節(jié)方式，相對(duì)恒速運(yùn)行方式而言，節(jié)電效果明顯。在采用變速方式時(shí)，根據(jù)上圖所示，一般認(rèn)為，當(dāng)SA / SB >4時(shí)，則采用恒壓運(yùn)行方式較**及經(jīng)濟(jì)。在室內(nèi)外供水系統(tǒng)中大多為此類情況；而在自來(lái)水廠中，配水管網(wǎng)一般阻力都較大，即管道特性曲線較陡，應(yīng)采用變壓運(yùn)行方式才能*大限度的節(jié)能。當(dāng)然，先進(jìn)的調(diào)速設(shè)備價(jià)格較為昂貴，一次投資較大，因此不能盲目地認(rèn)為變速調(diào)節(jié)就一定能節(jié)能，當(dāng)管網(wǎng)中有水塔和水池且其調(diào)節(jié)容積足夠大時(shí)，就沒有必要采用變速調(diào)節(jié)了。  

                                                                                                              上海華通集團(tuán)博洋水泵廠技術(shù)中心！