全生命周期成本分析在水泵系统中的应用

行 ，目前主要通过旁通管路 、控制阀或改变水泵转 速来调节和控制水泵系统的流量 。最有效 的调节水 泵系统流量的方法是改变水泵的转速 ，当水泵的转
力式泵 ， 目前应用最广 的是旋转 动力泵 中的离 心
泵 。合理 选 择水泵 、电机 和 控制 系统对 于一个 水泵
速降低时 ，输送 给流体的能量减少 ，被节流或旁通 的能量减小 ， 水泵系统的运行成本降低。水泵速度
摘 要 ：现有 的水 泵系统 中，只有很小一部分作 了优 化设计 ，变频控制 技术是水泵系统优 化的一种有效方 案 。生命 周期成本 分析（ Ｌ ｉ ｆ ｅ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ ｃ ｏ ｓ ｔ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ） 是对水泵 系统 多种改造方案进行评估 的有效方法 。此法分析 了水泵 系统特性 和速
于生命周期成本分析 ，选择变频水泵作为二次给水 泵对区域供冷系统进行优化 ，降低生命周期成本超
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小 景 柱 采
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统 中 的损 失 分为静 压 损失 和动 压损 失 。静 压损失 一
般指水泵系统入 口和出 口高度差 ；动压损失是指在 输送流体的过程中，流体在管路、阀门和水泵系统 其他设备 中的摩擦损失。对于闭环循环系统 ，系统 中 的能量 损失 只有 动 压损失 。大部 分系 统 的能量 损 失既包含静压损失也包含动压损失。在整个运行区 域静压损失和动压损失的比值影响变频控制器驱动 水泵系统节能改善的程度 。静压损失 由安装决定 ，
在 任何情 况下 ，尽可能地减少静压损失 ，一般来
说 ，减少静压损失能减少安装成本 ，同时能减少输 送流体的运行成本 。水泵系统的设计 中必须最小化 动压损失 ，从而减少流体的输送成本。
１ ． ３ 水 泵和 系统的相 互 作用
流量／ （ ｍ ）
筑楼群能耗已经占了城
市超过 ４ ０ ％的能耗 ，而其 中的水泵系统 ，是仅次 于主机 的第二能耗大户 ，因此水 泵节能 的前景广 阔。通过优化设计 、节能改造和运行实践 ，可以有 效地降低水泵系统能耗。特别是对 于变工况需求的 水泵系统 ，将有很大的改善空间。节约不仅仅体现 在 能耗 ，还 体现 在性 能 、可 靠性 的改 善 和生命 周期 成本的降低 。
控 制方法 。 然 而 ，当水泵 系 统 中 的静 扬程 占主 导地 位 时 ，
容积式泵 ，水泵能保持近似恒定流量而使出口压力 增加。对于旋转动力式泵 ，系统阻力增加 ，流量将 减小 ，甚至到零流量 ，但最大扬程受水泵水力特性 限制 。
的调节有多种方法 ，目前最流行 的调节水泵转速 的 方法是 采 用变 频控 制器 ，变频 调速 在水 泵 系统 中 的 应用 已有不少研究成果 【 。文献［ ４ ］ 基 于生命周期 成本分析 ，兼顾水泵系统效率和汽蚀特性 ，开发 了 应 用 于火 力 发 电厂 的 多 级 给 水 离 心 泵 。文 献 ［ ５ ］ 基
系统的有效 、可靠 和高效运行至关重要。
１ ． ２ 水泵 系统 的水 力 特性 水 泵 的水 力 性 能 由流量 和扬程 曲线描 述 。在水 泵 系统 中 ，水 泵 的作 用要 么是 给 流体 增压 把流 体从
源头输送到 目的位置 ，要么是增压使系统 中的流体 循环 。流体按给定的流量流动 ，必须克服水泵系统 中的各种 阻力 损 失 ，因此 需要 给 流体 增压 。水 泵 系
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小 番 柱 采
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全生命周期成本 分析在水泵 系统 中的应 用
陈拥 军 １ ， ２ 池 泉 涂 斌 ２
（ １ 一 上海上涵 自动化有限公司，上海 ，２ ０ １ ７ ０ ６ ；２ 一 上海熊猫机械 （ 集团 ） 有限公 司，上海 ，２ ０ １ ７ ０ ６ ）
楼 群 系统 中的水 泵 系统 需要 在 不 同的流 量点 运
１ 水泵和 系统
１ ． １ 水 泵 系统
水泵作为水泵系统中的单机 ，必须和系统中的
其 他 部件 一起 作为 一 个系统 ，考虑 系统 中各部 件 的 相 互作 用 。 按 照 水泵 类 型 ，水泵 分 为正容 积 式泵 和旋 转 动
损耗水泵系统的影响如图 １ 所示。相对于水泵的最
水泵和系统的相互影响可以通过水泵曲线和系 统阻力 曲线 的叠加来表示。水泵水力性能曲线和系
统 阻力 曲线 的交 叉 点 即为水 泵运 行工 作 点 。对 于 正
佳效率点 ，其运行点 的效率 和最佳效率基本一致 ， 水泵继续工作在高效区。根据相似理论 ，伴随着流 量和扬程的减小 ，功率和转速 的立方成正 比，功率 消耗 大 幅度 削减 ，因而 变频调 速是 水泵 系统 理想 的
中图分 类号 ：Ｔ Ｉ ＇ Ｉ ３ １ １
文献标 识码 ：Ａ
过２ ０ ％。文献 ［ ６ ］ 选用变频水泵 系统作 为地 源热泵
引 言
工 业工 艺 系统 中 ，２ ０ ％以上 的 流程 和工 厂 都需 要用 到 水泵 系统 。全 世界 的水 泵 系统 中 ，只有 很小
一
空调系统的循环泵 ，大大降低了热泵 系统的全生命 周期成本。文献［ ７ 】 应用 目标成本管理于水泵系统 的 开发过程中，降低了零件的成本 ， 缩短了研发周期 ， 从而控制产品成本。 文献［ ８ 耐 水泵系统生命周期成本 作 了系统的研究 。变频驱动水泵系统是降低生命周 期成本的首选方案 。本文将运用生命周期成本分析 方法 ，对一现有系统的多种改造方案进行评估。
度变化对水 泵系统的影响 。以净现值作 为标 准 ，采用生命周期成本 分析方法对 现有 问题水 泵系统 四种不 同改造方案作
了评估 。结果表 明，变频控制方案 的生命周期成本净现值最低 ，采用变频控制方案作为本例水泵系统改造的优选方案 。
关键词： 水泵 系统
生命周 期 成本
节 能技 术
变 频控 制 净 现值