探讨已建泵站水泵运行效率提高途径
2020-08-19廖昌果
摘要：本文简要介绍了供水公司的基础情况，并提出了已建泵站水泵运行效率提高途径：情况调查、改造措施。改造措施具体包括：更新水泵、叶轮切削、调整调度方式、注意事项，总结改造效果，以此提升水泵运行的综合效率，达成水泵运行成本的优化目标，完成供水任务。
关键词：水泵;叶轮;增压泵
引言：自来水在输送与分配期间，给水泵站作为其中较为关键的組成元素，如若泵站系统发生故障，直接影响着整体系统的运行状态。与此同时给水泵站在完成水资源输送与分配期间，需大量能量予以支持，其中水泵环节耗能较大。据调查发现，现阶段，水泵运行效率普遍较为低下，造成能耗增加问题，亟需解决。
1 供水公司概况
针对某供水公司的水泵运行能力，开展性能测试，借助曲线测试仪完成。依据测试仪获取的相关数据予以分析，基于供水公司内部管网供水系统具有的复杂性，造成水泵运行能力相应发生变化，获知供水公司的整体情况：
- 水泵运行效率不足50%，占比水泵运行总数的22.6%;
- 水泵运行效率不足60%，占比水泵运行总数的22.6%;
- 水泵运行效率不足70%，占比水泵运行总数的22.6%;
- 水泵运行效率不足80%，占比水泵运行总数的29.0%;
- 水泵运行效率高于80%，占比水泵运行总数的3.2%;
有数据发现：仅有3.2%的水泵运行效率高于80%，其他水泵运行效率均不理想。
增压泵运行效率较差，具体表现为：
- 增压泵运行效率不足60%，占比增压泵运行总数的85.7%，其余14.3%为水库泵。由此发现：水库泵相比于增压泵，前者运行效率较高。
- 增压泵运行效率高于60%，占比增压泵运行总数的35.3%，其余64.7%为水库泵。由此确定：水库泵运行效率较为理想，增压泵运行能力亟需改善。
2 已建泵站水泵运行效率提高途径
2.1 已建泵站水泵运行情况调查
依据上述检测数据，分析已建泵站水泵实际运行情况：
（1）水泵运行设备年久失修，引起水泵系统中较为严重的磨损问题，使其运行效率不理想。
（2）水泵运行工况的客观条件，比如增压泵运行状态不佳，引起水泵源动力不足，造成水泵运行效率不理想问题。基于增压泵借助管网实现取水目标，在地区管网服务压力、供水需求等因素的共同作用下，水泵运行状态受到一定影响。如若泵站所处区域的管网压力条件较高，相应引起增压泵运行压力加大，水泵出口压力尚未有效提升，造成增压泵与水泵两者之间失衡问题。基于单台增压泵有限的运行能力，难以与管网特性相匹配，造成水泵运行效率不佳问题。如若选择两台增压泵共同运行，有助于缓解其与水泵之间存在的失衡问题，给予水泵良好的动力支持，使其稳定的运行状态[1]。
（3）水泵设计与型号选择。泵站设计初期，水泵型号的选择应尽可能地顺应工况最大值的相关运行需求，即顺应供水对象相关供水要求，表现在最大水径流、最高水流压力两个方面。然而，以某地区全年供水情况为参考依据，其发生最大工况的情况较少，大部分时间发生的用水量，均未超过最大工况设定范围。由此可知：依据工况情况确定水泵设计方案，难以规避水泵运行效率低下的问题，造成泵站资源与能量的过度浪费。
2.2 已建泵站水泵运行改造措施
2.2.1 更新水泵
将大部分泵站作为改造目标，以此提升泵站的运行能力。改造方案中，应以水泵选型方面为切入点，依据管网的真实运行特点、往期实际运行状态等因素，予以综合分析，便于确定较为适宜的水泵属性，比如流量参数、功率等，保障水泵具有节能高效运行能力，以此改善现阶段的运行状况。
2.2.2 叶轮切削
泵站作为改造规划的重点项目，改造时间具有延后性，未改造期间尚有至少1年周期。依据现有设备的运行状态，采取的应对措施为：叶轮切削，以此适当改善水泵工况，使其尽可能地获取高效运行能力。叶轮切削作业，相应发生水泵各参数变化，具体表现为水流量Q、扬程H、运行功率N，叶轮半径D，其间存在相互关系为：Q/Q1=D/D1;H/H1={D/D1}2;N/N1={D/D1}3。
2.2.3 调整调度方式
在保障管网压力符合要求的基础上，保障水泵运行能力，将两者结合作为考量因素，发挥合理调度的综合效益，以此增强水泵整体的运行能力。例如，增压泵站供水量受季节因素的影响，在夏季时供水表现在高峰时，应配置两台增压泵共同运行，保障水泵运行能力;其他季节，供水量相对较少，一台增压泵即可满足水泵运行需求，机泵运行效率普遍较低。为此，调度工作应结合地区季节等客观因素条件，开展科学化水资源调度工作，保障水资源处于合理的利用状态，减少水资源浪费事件发生。
2.3 需要注意的事项
（1）依据供水管网实际应用水量，综合确定水泵流量参数，以此保障水泵运行能力符合实际用水需求。依据已有的水资源应用资料，结合水厂的改造进度，开展水量需求分析，以此提升水泵流量参数设计的适用性。
（2）依据管网压力的实际变化趋势，以及过往泵站运行期间发生扬程动态变化，以此综合确定水泵扬程的设计方式，保障水泵具有较为适宜的运行能力。
（3）水泵型号确定时，应参考节能减排、生态环保等理念，发挥水泵改造的综合效应，践行生态发展的综合理念。例如相同流量与扬程规格时，水泵在其信号存在差异时，引起其功率发生变化，耗能效果存在差别[2]。
2.4 改造效果
某泵站设有水泵五组，其中增压泵为三台，水库泵为2台。依据相关统计资料可知：此泵站运行的水库泵，每年扬程的平均数值为29.1米;增压泵运行期间，产生的年均扬程参数为8.9米。在开展泵站改造期间，其方案确定，具体参考的因素有：
划分年限设定为n，改造参考因素为：
n年前：水库泵日常运行数据为每小时3938立方米，扬程为19.92米;增压泵运行数据为每小时4330立方米，扬程为3.11米;水库泵调水运行数据为每小时3722立方米，扬程为24.39米;增压泵调水数据为每小时4331立方米，扬程为3.10米。
n年后：水库泵日常运行数据为每小时6702立方米，扬程为29.83米;增压泵运行数据为每小时7560立方米，扬程为13.59米;水库泵调水运行数据为每小时6076立方米，扬程为33.83米;增压泵调水数据为每小时7466立方米，扬程为14.10米。
改造措施：此水泵在n年前期运行期间，仅一台水库泵，水量每小时为3700立方米，扬程参数最小值为20米;n年后期时水库泵增至3台、增压泵为2台，且同时运行，水库泵水量最小时每小时为1800立方米，扬程最小值为30米。结合原有的泵站基础条件，改造措施为提升原有五台泵设备的运行能力，保障泵站具有良好的运行能力。
结论：综上所述，在实际运行期间，泵站以一个水库泵为核心，增压泵运行次数较少，在较为特殊的环境下，比如向局部地区调度水资源时，同时运行两台增压泵，使其发挥运行作用。
参考文献：
[1]周建新.探讨已建泵站水泵运行效率提高途径[J].科技创新导报，2018，15（35）：15-16+18.
[2]李雪转，吴争兵.已建引黄泵站水泵运行效率提高途径研究[J].人民黄河，2018，40（05）：122-124.
作者简介：廖昌果，（1974.10）男，单位：山东省调水工程运行维护中心寿光管理站，长期从事泵站的检修运行管理，高级工程师，研究方向：泵站自动化监控系统。
