一种供水系统水泵的节能改造方法

技术领域

本发明涉及水泵选型领域,特别是一种恒压供水系统水泵的节能改造方 法。

背景技术

据统计，给水工程中能耗费占供水成本的30～70％，水泵的能耗费占 总能耗费的90％左右。实际运行中，水泵的效率大多数不足60％，泵 站的综合效率不足50％，存在着较大的能源浪费。

运用传统设计方法建设泵站时，为了使运行管理与维护检修更为方便 ，通常所选水泵的型号都是相同的。选泵时的扬程和流量通常采用以 点兼面、以大兼小的取值方法，不仅增加了初期设备费，也由于水泵 长时间的低效率运行造成能源浪费，在运行上是不经济不节能的。

在能源供应日趋紧张的今天，在节能改造工程设计中运用水泵供水节 能系统设计技术，正确地进行泵站设计，使水泵能经常高效运行，具 有重大经济效益和社会效益。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种恒压供 水系统水泵的节能改造方法，提高水泵的运行效率，节约能源。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种恒压 供水系统水泵的节能改造方法，该方法包括以下步骤：

1）通过现场检测得知恒压供水系统的压力P，最大流量Q_max、最小流量 Q_min，由公式H=P×102计算得系统所需的扬程H，其中P为供水系统的压 力；

2）根据已知的最大流量Q_max和最小流量Q_min得到变化流量为ΔQ；

3）设定定泵的最高效率点参数为（Q₁，H₁），变泵的最高效率点参数 为（Q₂，H₂），变泵最大流量时的工作点参数为（Q_2max，H_2min）；

4）选择变泵时使ΔQ在最高效率点流量Q₂的±16%以内，即Q_2max≤1.16  Q₂，扬程满足H_2min≥H的要求；

5）根据4）确定的相关参数，选出最符合上述性能要求的水泵；

6）根据所选变泵的性能曲线，确定出变泵在最大流量时的工作点（Q _2max，H_2min），且H_2min=H；

7）选择定泵时，定泵的流量为Q₁=（Q_max- Q_2max）/n，扬程H₁等于系统所 需扬程H，其中n为定泵台数。

一种恒压供水系统，包括并联的定泵和变泵，该系统的压力为P,   最大流量Q_max、最小流量Q_min，由公式H=P×102计算得该系统所需的扬程 H，定泵的最高效率点参数流量为Q₁，扬程为H₁；变泵的最高效率点参 数流量为Q₂，扬程为H₂；变泵最大流量工作点的流量为Q_2max，扬程为H_2min，其特征在于Q_2max≤1.16 Q₂，扬程满足H_2min≥H的要求；定泵的流量为Q ₁=（Q_max- Q_2max）/n，扬程H₁等于系统所需扬程H，其中n为定泵台数。

变泵采用变频调节自动控制方式，满足不同流量下的恒压供水，并且 保证供水系统在各种不同工况下始终处于高效运行状态，变频调节自 动控制方式以管网水压 (或用水流量)为设定参数，通过微机控制变 频器的输出频率从而自动调节水泵电机的转速，实现管网水压的闭环 调节，使供水系统自动恒稳于设定的压力值：即用水量增加时，频率 升高，水泵转速加快，供水量相应增大；用水量减少时，频率降低， 水泵转速减慢，供水量亦相应减小，使用本方法选择的泵比常规方法 选择的泵平均效率至少高出3~5个百分点。

当一台变泵不能满足变化流量ΔQ的需求时，可考虑多台变泵调节，具 体选型方法与一台变泵的选型方法相同。

与现有技术相比，根据本发明的方法选型的水泵在高效区运行，降低 了能耗，节约了能源。

附图说明

图1为本发明一实施例供水系统结构示意图；

图2为本发明一实施例水泵运行的性能曲线；曲线1：变泵GS400-13M/ 4B降速后的性能曲线；曲线2：变泵GS400-13M/4B额定转速下的性能曲 线；曲线3：定泵GS500-19M/4额定转速下的性能曲线；曲线4：额定转 速下变泵与定泵的并联性能曲线；曲线5：降速后变泵与定泵的并联性 能曲线；

其中：

1：水池；2：蝶阀；3：送水泵；4：泵出口压力表；5：止回 阀；6：蝶阀；7：总管压力表；8：供水管路。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

一化工厂供水系统结构示意图如图1所示，图中水泵组中涂黑表示正在 运行的水泵，原泵为两台500S59B并联运行，一台变速，一台定速，压 力恒定，500S59B的性能参数如下：

其运行的基本情况如下：

系统运行的最大流量Q_max=3800m³/h、最小流量Q_min=3400m³/h、总管压力 P=0.44Mpa，水池液面深度为5m，最大流量和最小流量时水泵的运行点 如下表：

由上表可知水泵因为选型不当导致水泵500S59B较大的偏离高效点运行 ，整体效率应该还可提高，具体操作步骤如下：

1、选择一大一小两台泵并联运行，压力恒定，并使每台泵在最大流量 Q_max最小流量Q_min运行时都能在高效区运行；

2、选型步骤如下：

1）确定变化流量ΔQ：ΔQ= Q_max -Q_min=3800-3400=400（m³/h）；

2）确定系统所需的扬程H：H=P×102-5=0.44×102-5=39.88 （m），为方便选型取H=40m；

3）变泵的选择：选择变泵时使ΔQ在工作点流量Q₂的±16%以内，即可 确定变泵的最高效率点流量Q₂≈1250m³/h, 由此可知变泵Q_2max≤1.16  Q₂=1450m³/h，H_2min≥H=40m，根据样本（每种类型的水泵都会有水泵厂 家提供的样本供用泵厂家进行选型）可选出变泵为GS400-13M/4B，其 参数如下：

由图2中的曲线2可以得知变泵在系统最大流量时的工作点为：（1510 m³/h，40m），效率为86%，水泵在高效区运行，满足要求；

4）定泵的选择：定泵的最高效率点流量Q₁=Q_max- Q_2max′=3800-1510=22 90（m³/h），H₁=H=40m。根据确定的（Q₁，H₁）及选型样本可定出定 泵的型号为GS500-19M/4，其特性曲线为图2中的曲线3，其参数如下：

定泵在高效点运行，满足水泵在高效区运行的要求；

5）当定泵和变泵都在额定转速下运行时能满足系统的大流量Q_max=3800 m³/h的要求，两泵的并联曲线为图2中曲线4；当变泵转速由1480 r/ min降速到1395 r/min时能满足系统最小流量 Q_min=3400m³/h的要求，两泵的并联曲线为图2中曲线5，具体参数如下：

由降速后泵的性能曲线（如图2中的曲线1）可以确定变泵在系统最小 流量时的工作点为：（1110m³/h，40m），效率为84%，水泵在高效区 运行，满足要求，无论是大流量还是小流量，运行系统的压力维持0. 44Mpa不变，具体运行情况见附图2。

3、节能效果比较

1）整体效率上进行比较：

最大流量时：改造前总的效率η_总=（79%+79%）/2=79%

改造后总的效率η_总=（89%×2290+86%×1510）/（2290+1510）=87.8 %

效率提高8.8个百分点。

最小流量时：改造前总的效率η_总=（79%×1895+78%×1455）/（1895 +1455）=78.5%

改造后总的效率η_总=（89%×2290+84%×1110）/（2290+1110）=87.4 %

效率提高8.9个百分点。

2）整体能耗上进行比较：

最大流量时：改造前总的轴功率P_总=261×2=522（kW）

改造后总的轴功率P_总=191+280=471（kW）

最小流量时：改造前总的轴功率P_总=261+203=464（kW）

改造后总的轴功率P_总=144+280=424（kW）

由此可见按照上述方法选型的水泵整体效率要高的多，能耗要小的多 。