二次加压泵站的运行调节及节能分析

陈增峰

【摘要】近年来，随着我国经济的发展，城市规模的不断扩大，供水事业面临严峻的考验。较多的二次加压泵站在改造前设施老化，管理又都分散于各物业公司，人员素质参差不齐，故障频发，经常停运。为此，我们必须结合新的发展实际，对其进行有效的运行调节改造以及节能控制。

【关键词】二次加压泵站；运行；节能；措施

1、二次加压泵站工作概述

二次加压泵站的工作方式一般分为自动工作方式和手动工作方式。自动工作方式是在正常供水下所使用的工作方式具有多种适应能力；手动工作方式是为了防止二次加压泵站出现故障时为了保证正常供水而采用的一种应急工作方式厂般只有在自动失灵和调试的情况下使用。二次加压泵站的供水方式主要有以下几种：第一水泵全速节流供水第二水泵变频调速恒压交流供水第三，水泵变频调速变压交流供水第四水泵直连变频调速变压交流供水。其中水泵全速节流供水方式是指水泵全速运行通过调节水泵出口的调节阀改变管路系统的阻力损失来改变水泵的运行工况。这种供水方式简单实用，在二次加压泵站发展的初级阶段被广泛采用但由于这种供水方式的耗能比较大，已经逐步被其他耗能相对较小的供水方式所取代。水泵变频调速恒压交流供水是目前运用最广泛的一种供水方式其能耗相对较小但是仍存在一些额外的水力损耗。水泵变频调速变压交流供水真正实现无额外水力损耗节能效果好。水泵直连变频调速变压交流供水能充分利用自来水管网水压节能最显著能减少自来水的二次污染。虽然各种运行方式都可以实现调节与控制但由于各种调节方式的原理不同其能耗不同。所以要在二次加压泵站运行之前选择合适的供水方式使每次运行的能耗控制在最小的范围内，以满足用户对水量的需求。用户日常家用水泵河采用水箱供水或气压罐供水等。在市政管网水量水压足够时直接由市政管网供水超压时则自动利用水箱与用水器皿之间的高差重力供水但通过水箱会很容易形成自来水的二次污染；而为了降低水箱供水的一些不安全因素河采用完全密封的气压罐供水

2、二次加压泵站运行现状

某些偏远地区，二次加压泵站仍存在管理维修和更新改造能力差的问题，十几年前甚至几十年前设计的泵站仍在继续使用。有些老式泵站泵与电机不配套，存在着大机拖小泵或小机拖大泵的情况，致使电机和水泵不能同步工作，降低水泵和电机的工作效率，电能损耗巨大，有些泵站仍采用工频泵供水，还停留在依靠阀门开启度来调整供水量的落后状态，这也是供水企业普遍存在的不合理现象。例如某小区泵站泵出水压力是0.78MPa，但由于泵站供水泵站供水管网需求压力为0.60MPa，为了防止损坏用户用水器具泵站人员采用调节阀门使泵站出口压力为0.60MPa，这样就造成了能量的浪费，有些泵站调节阀门损失率更大。

在工程设计中，水泵的型号都是根据工程中最不利工况选定的，即按最大设计流量和扬程选定的。而在系统实际运行时，用户用水量往往都是随机变化的，在绝大多数时间里其流量都小于最大流量。同时泵站常用泵站出口定压调速，只能节省由水量变化引起的水泵剩余扬程，它不包含管网阻力下降而产生的剩余扬程，按离心泵的性能曲线特征，随着水泵出水量的调小，其扬程都不同程度的提高，所以供水泵常处于扬程过剩状态下工作，这部分过剩扬程就造成不必要的能量浪费。这样就会导致在夜间，用户用水量急剧减少，供水管网压力升高，造成爆管和损坏用户用水器具的现象，同时由于管网压力过大也增加了管网的漏损，浪费了大量水源。例如，某小区加压泵站供水区域最不利点处余压变化曲线如图1所示。

图1 最不利点剩余压力变化曲线

通过测定某泵站最不利点的水压变化值，压力变化范围为0.15～0.36MPa，如果这部分压力能节省下来，可以节省大量能耗，常规泵站设定最不利点出流水头0.05MPa，这样可以节省0.01～0.31MPa能量，由于不同的泵站出水压力的不同，最不利点的剩余压力也不相同，节能的潜力也不相同。

目前二次加压泵站均采用市政进水管先进入低位水池，然后供水泵再从水池抽水的方式，这样市政管网来水余压被白白地消耗，存在着大量的能源浪费，例如测定某小区加压泵站的某天泵站进水压力变化曲线（图2）。

图2 泵站进水压力曲线变化图

通过以上压力变化曲线可以看出：进水余压在0.16～0.29MPa，泵站进水余压随着泵站在进水管网中所处的位置不同而不同，如果这部分能量能被节省下来，会为供水企业节省大部分能量。

3、二次加压泵站工作改造方案

3.1、工艺设备

部分泵站重做水泵基础，加装减震垫，更换部分损坏严重无法修复的水泵机组。更换部分出现故障的检修阀门、止回阀、遥控浮球阀。将泵站内的PE管更换为较安全可靠的衬塑钢管。

3.2、电气设备

更换故障较多的电气柜，对变频控制系统进行改造，完善控制程序。提高电气柜的安装高度，避免电气柜因安装高度不够而进水。在电源柜、变频柜上加装多级防雷，保证泵站运行不受雷雨天气影响。在泵站内安装通风系统，对湿度较大的泵站加装除湿机，保证泵站通风良好及干燥。

3.3、水质方面

对余氯不达标的泵站，改变其供水运行方式，将原水泵进水母管与泵站进水管沟通，停用泵站水箱，使水泵直抽管网，解决原先供水停留时间过长的问题，使泵站出水水质有较大的提高。

3.4、安防报警

在泵站安装烟感、水浸、红外报警，并与泵站的运行进行联动。泵站的进水与各分供水分区的出水加装电接点压力表，根据压力情况进行保护性停泵。更换泵站門为防盗门，并加装门禁系统。在有条件的泵站与消防泵站进行分割，保证了泵站的独立性，避免无关人员进入泵站内。

3.5、排污系统

更换质量可靠，选型合理的潜污泵。改造管径过小的排污管道，并更换损坏的止回阀与检修阀。对排污控制系统进行改造，确保自动排污运行正常。