水泵机组能耗分析与节能运行控制-论文

YK S5002-6
电压
38 0 V
10 kV
380 V
10 kV
/kW
25 0
22 0
132
560
/ ( r/min)
1 48 0
1 488
1 486
990
通 过 对 比 现 有 水 泵 参 数 与 实 际 压 力 需 求 可 知 ，唐 家 湾 地 区
供水压力不高于。. 4 3 MPa，但 1 ! 、2 ! 、4 ! 、5!机
关键词:水泵机组;能耗;实例;节能效果
! 影响水泵机组能耗的相关因素
泵站实际运行当中，影 响 机 组 能 耗 的 因 素 较 多 ，有电网的
供电质量 ，也有站
分配 与 运 行 调 度 、水泵设计选型
与 运 行 调 节 控 制 等 。针对不同的因素，采取 的应对措
施 ，能有效降低 ，提高运行效率。
1 . 1 电源三相不平衡对水泵机组能耗产生的影响
从流量
分 析 ，新 泵 流 量 宜 选 1 4 " m3/2、
3 600 m3/ 2 两个级别，通过不同水泵 搭配及水泵自身的调
节 性 ，可以满足各 2 . 3 . 2 搭配方案
流量的需求。
根 据 新 泵 流 量 及 实 际 供 水 需 求 状 况 ，新 泵 的 搭 配 方 案 如 表
2 所示。
表 2 新水泵机组搭配方案
2 . 2 唐家水厂二泵房机组现状
家 水 厂 送 水 泵 房 现 有 5 个 机 位 ，已 安 装 5 台 机 组 （其中
1!机
用 器控制，1999
器 故 障 后 ，一直停 机未
运行 ），
根据压力的变化，采用 2 ! 、3 ! 、4 ! 、5! 4 机组
相互搭配的方 行 。机
1 所示 。
表 1 唐家水厂二泵房机组参数
势 平 稳 ，水厂仍有较
裕 量 ，集团公司在保证供水的前提
下 ，加强了调度经济运行管理，使得供水管网不
，管网总
需求压力逐渐降低，管网总 下 降 。 目前，水厂存在机组单
偏 高 、效 率 偏 低 的 现 象 ，为 管网调度经济运行与节
降 耗 ，有 必 要 对 水 厂 机 组 的 运 行 状 况 进 行 分 析 。
虑到未 家湾地区发展 水主干管扩建等因素，出厂总管
压力将不会升高，而 是 稳 中 略 降 ，所以新泵 不宜高也不宜
低 ，选 在 40 m 较 。
机 电 信 息 2015年 第 6 期总第432期 83
设* 管理与改造♦Shebeiguanl i yuGaizao
唐家水厂全天出厂水流量基本在以下3 个区间$
泵房机
1!
2 ! 、4!
3!
5!
水泵型号
14SA-10B 14SA-10B 300S58B KQSN/J600-M13/631
流 量 Q i八 ms/2) 1 080
1 080
684
3 17 0
压 /m
48
48
43
48
轴 功 率 朽 /kW
162. 2
162. 2
100
465.6
电机
电机
Y 315M2B4 Y 500-4 Y 315M1-4
为 48 m，从实 行 情 况 来 看 供 水 总 管 压 力 基 在 。. 4 MPa
左 右 ，唐家水厂送水泵房现有5 台机组水泵运行工况均已远离
高 效 区 （！机
43 m，但由于 流 量 偏 小 ，实
行 中 压 力 偏 低 ，运行 工 况 也 已 远 离 高 效 区 ），水 泵 特 性 与 管 网 管
机
用
机
- 组 ，1 台 3 600 m3/h
用
行维护费用
不 方 便 ，供 水 安
巨
较 小 ，同 时 为 未 来 机
机
略低
容改造留有空间
用原电机，费用如下:3 台 水 泵总价6 4 万 ，安装调试及相关附件
1 5 万 ，3 台机组改造费用共7 9 万 。改造 投 入 运 行 后 ，2
收回投
。
上分析得出结论:唐家水厂送水泵房机组节能改造
改造前
23 097
3 702 000
3 312
12 838
6 947
如果采用新机组，各 流量及轴
各区间平均数
计算。 在供水量
的 条 件 下 ，配套电机效
93/
计 ，全 年 将 比 旧 机 组 节 电 5 0 万 kW • 2 全 年 用 电 量 将 下 降
1 3 . 8 / 。可节约电费(按 0.74 元/k W . 2 计 ）：500 000X 0.74
特 不 ，这 就 是 机 组 单 位 电 耗 偏 高 、效率偏低的主要
原 因 。为了节能降耗，保 证 供 水 需 求 ，需对送水泵房现机组按
实际需求进行更换改 造 。
2 . 3 新机 型
2.3.1
确定
根 据 近 3 年出厂总管年平均压力及流量分布情况统计，唐
家水厂目前出厂总管平均压力在〇 .37〜0.43M Pa范 围 内 ，考
多 一 直 较 高 ，机组效
降
低 。为了 节 能 降 耗 ，提 高 机 组 效 率 ，特对唐家水厂送水泵
房机 行情况进行分析，并提出改造方案。
2 . 1 水 厂 近 3 年机组运行数据分析
唐 家 水 厂 近 3 年 来 日 均 供 水 量 62 480 m3/ : 最 大 为
85 453 m3/d，最 小 为 41 489 m3/d。唐家湾地区近几年供水形
Shebeiguanl i yuG aizao ♦ 设 *管 理 与 改 造
水泵机组能耗分析与节能运行控制
成朝晖 (珠海水务集团有限公司，广 东 珠 海 519000)
摘 要 :分析了影响水泵机组能耗的相关因素，在此基础上，通过对唐家水厂水泵机组运行实例进行研究，从而明确了水泵机组能耗 较高的症结所在，并提出了 的改造方案，着重对新水泵机组选型进行了较为 的论述，并总结了唐家水厂水泵机组改造后的效果， 得出了 明显降低这一结论。
出现 ，加速绝缘老化等。 地 ，水泵
，
使机组效率降低，水泵的 电机还得降低容量等级使用。
1.2电
对
机
产生的影响
电源低压系统由于存在一 用 可 控 硅 、P C 开 关电 源 、变
频器等电
流 器 的 负 载 ，会 使 电 源 系 统 产 生 高 次 谐 波 ，
高次谐波会对电机
损 耗 ，造成电
、振动和
电压 。
方金属，2001(3) / ] 王新坤，袁寿其，刘建瑞，等.轻小型喷灌机组能耗计算与评价
方法/ ] . 排灌机械工程学报，2010(3)
对 照 分 析 以 上 4 个 方 案的优缺点，从 实 用 性 考 虑 ，方 案 '
和方案- 较有优势;再进一步考虑前期投入 后的运行维护
费用和为未来发展留有空间等方面，方案- 更有优势。
在水厂的二级（清水 ）泵 房 ，大 多 还 采 用 380 V 的低压机
组 ，而用电系统负荷却非单一的三相电机，单相负载仍占有相
ห้องสมุดไป่ตู้
当的 ，因而极有
供 电 电 源 三 相 不 平 衡 。对 三 相 供
电系统，按对称分量法可分解为正序、负 序 、零 序 分 量 ，正序分
量
旋 场 ，对应为
矩;负序分量
旋
场 ，相应为 制动转矩;零序分量具有
1 . 3 泵站设计选型对水泵机组能耗产生的影响
水泵在设计选 ，由于对管路各种损失的计算通常采用
最不利的运行工况，且 为 安 全 保 险 而 选 用 偏 大 的 摩 擦 阻 力 系
数 、安
，最终会造成选用的水泵 偏 高 ，使得水泵 ：
实行
得 多 。水泵在过低
行时"丨丨
电 机 过 载 ，水 泵 运 行 偏 离 高 效 区 等 ，不 利 于 节 能 。
额定效率 8 8 . 2 / ( SFWP50-600S l) 。
对唐家水厂实际工况进行测算对比，结 果 如 表 3 所 示 。
表 3 唐家水厂实际工况测算对比
供
机
低谷时段总 髙峰时段总
总
项目
水 量 /km3 电 量 /kW • 2 供 水 量 /km3 供 水 量 /km3 供 水 量 / km3
行
据计
算 ，全年实 降 13/。
旧 机 组 节 电 467 028 kW . 2 全 年 用 电 量 下
3 结语
运行中的泵组能耗指标受2 方面因素 影 响 ，既有来自设备
本身的因素，又有 电网和 输 水 管 网 的 外 部 因 素 ，用 ■以
对运行 的测试与分析，展开有针对性的 改 造 。对
大多数泵站 ，可利用现有的测量
(1) 1 200〜 1 500 m3/h，主要在凌晨供水低
（约 6 2,
压 力 " 4 1 M Pa左右）。
(2) 2 3Q0〜 2 700 m3/ 2 主要在下午及高峰低谷转换时段 (约 8 2 压 力 " 40 M Pa左右）。
! ) 3 4Q0〜 3 8Q0 m3/h，主 要 在 上 午 、晚上供水高峰时段 (约 10 2 压 力 0.39 M Pa左右）。
机 容量充足 供水
安
髙 ，机 组 搭 配
方
，大 小 机 组
用充足
方
机 组 容 量 较 大 ，投
用
行维护费用也较大
3 1 4 m3 / 2 机 组 ，1 台 3 600 m3/h 机
机 容量充足 搭
方
，小 机
用充足
方
小机组容量
，但 大 机
-
用 ，投
用^
行维护 用 较
机 容量
投
2 1 4 m3 / 2 机
方
搭形
优点
缺
机 组 容 量 过 大 ，开 机 率 低 ，
3 台 1 400 m3/li 机 机 组 容 量 充 足 ，供 水
置 率 髙 ，投
安
髙 ，机 组 搭 配
工 组 ，2 台 3 600 m3/h
行维护费用
方
，大 小 机 组
用
\
，，
机
未来机组没有调节改造的
用充足
方
空
2 1 4 m3 / 2 机 组 ，2 台 3 600 m3/h 机
角 ，不产生
矩 ，但会发生电 荡 ，引 起 发 热 、温 度 升 高 ，并在星形
的电机中 与供电系统零
电 ，出现中性
现象。由于 分 量 的 存 在 "
力矩使得电机的输
出 功 率 大 打 折 扣 ，不 能 产 生 满 额 定 转 矩 ；同 时 ，电 机 轴 承 在 不 同
的 转 矩 分 量 作 用 下 ，可 能 发 生 机 械 损 坏 ；电 机 的 定 、转 子 尤 其 是
2.4机
后的节
新机组改造按方案- 进 行 节 能 计 算 ，选定水泵 （选某
合资公司
水 泵 进 行 节 能 测 算 ）如 下 ：流量
1 400 m3/h，扬 程 40 m，轴 功 率 180 kW ，额 定 效 率 8 5 /
(ASP350-450A) 流量 3 6 0 m3/h，扬程 40 m，轴功率 445 kW，
2 改造实例
唐家水厂位于珠海市东北部唐家湾地区，原水取自凤凰山
水 库 ，是唐家湾地区目前唯一的水厂，一期工程制水流 计
力 1 2 万 m3/ : 由于唐家湾地区以高新产业园区及高等
学院等绿色产业为主"
不 多 ，所 以 1997年投产
后 ，供水量
，近 3
为 。. 9 2 / ，供水量
不 大 ，但送水泵房机
、数据
置 ，实时
地计算并 泵组的单
、系 统 效 率 ，并
据的
追 索 ，确定最 行 工 况 点 ，利用现代控制
节能的目
的 。7
[参考文献] [ 1 ] 张嘉恩.关于水泵机组节能运行的制约因素分析及改进建议
给水排水，2013(4) / ] 王全东，钟佃洲，肖芙蓉.水泵机组运行效率及节能分析/ ] . 南
= 370 000 元 。
若按方案- ，只换水泵(按某合资公司报价)不 换 电 机 ，仍
收稿日期$014-09-05 作者简介:成朝晖（1969—），男 ，湖南湘潭人，电气工程师，研 究方向：电气工 机电一体化。
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用方案- 是 的 ，也 是 有 必 要 的 。最 终 ，唐家水厂送水泵
房机组节能改造工程在2013年圆满 。为了确保唐家湾地
区的供水水压，按照实际用水情况将水泵最佳效 的 上 调了 2 m，定 为 42 m，也对所 选 水 泵 进 行 了 适 当 修 改 。根据近
一年的 统 计 ，节 能 效 果 非 常 明 显 ，