摘要：泵組節(jié)能改造不僅可以提高設(shè)備的運(yùn)行效率和延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，還可以降低企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本。針對(duì)某加壓泵站的改造工作進(jìn)行分析，以總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，提升公司節(jié)能改造工作效果。關(guān)鍵詞：節(jié)能改造 高效運(yùn)行 經(jīng)濟(jì)效益目前，節(jié)能減排已是大家普遍關(guān)注的話(huà)題，其中，供水企業(yè)由于泵組數(shù)量多，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，消耗大量電能。隨著直購(gòu)電上網(wǎng)電價(jià)的調(diào)整，企業(yè)電費(fèi)占據(jù)能源費(fèi)用的大部分，泵組的節(jié)能高效運(yùn)行是供水企業(yè)高度關(guān)注的課題。通常泵組節(jié)能改造的原因主要基于以下幾點(diǎn)：1. 高能耗：泵組的能耗相對(duì)較高，特別是隨著電力費(fèi)率的增長(zhǎng)，其消耗的成本也逐年上升，成為企業(yè)的主要支出之一。2.節(jié)能空間：根據(jù)對(duì)泵站改造前的運(yùn)行數(shù)據(jù)，不同的系統(tǒng)都存在一定的節(jié)能潛力。改造后短期內(nèi)能收回投資并產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。3.優(yōu)化性能：為了提高泵站的效率，需要對(duì)其進(jìn)行綜合技術(shù)改造。這包括對(duì)取水裝置、配套工程、控制系統(tǒng)等進(jìn)行優(yōu)化，確保多年平均泵站效率達(dá)到最高。4.技術(shù)手段：采用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)進(jìn)行技術(shù)迭代，如變頻調(diào)速、液力透平回收回水余壓能量裝置等，可以有效地減少電機(jī)出力，實(shí)現(xiàn)電能的閉環(huán)回收和循環(huán)利用，從而達(dá)到明顯的節(jié)能效果。綜上所述，泵組節(jié)能改造不僅可以降低企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，還可以提高設(shè)備的運(yùn)行效率和延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。因此，對(duì)于任何一個(gè)關(guān)心經(jīng)濟(jì)效益的企業(yè)來(lái)說(shuō)，這都是一個(gè)不可忽視的重要課題。針對(duì)某加壓泵站的改造工作進(jìn)行分析，以總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，提升公司節(jié)能改造工作效果。某泵站由開(kāi)發(fā)區(qū)管委會(huì)于2016年移交我公司，該泵站安裝了型號(hào)為AABSL125-505A立式供水泵組4臺(tái)，參數(shù)為Q=300m3/h、H=60m、η=80%、水泵軸功率N=56.17kW、電機(jī)配用功率N=75kW，采用變頻控制運(yùn)行，設(shè)計(jì)最大運(yùn)行工況為“三運(yùn)一備”，設(shè)計(jì)供水能力為2.0×104m3/d；設(shè)計(jì)進(jìn)水壓力為0.20MPa，總進(jìn)水管管徑為DN500, 總出水管管徑為DN400；水泵進(jìn)水管管徑為DN250，水泵出水管管徑為DN200；其功能是通過(guò)泵組變頻運(yùn)行，將管網(wǎng)水轉(zhuǎn)輸至上一級(jí)加壓站容積為600m3水庫(kù)。由于該工程屬于政府移交工程，該加壓站存在建筑面積狹小，無(wú)吊裝裝置，無(wú)檢修工作面，泵組整體大修無(wú)法在車(chē)間內(nèi)完成等困難。
目前該泵站24h連續(xù)運(yùn)行，最近的運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示：通常白天運(yùn)行工況為2臺(tái)泵組并聯(lián)運(yùn)行，偶爾有3臺(tái)泵組并聯(lián)運(yùn)行狀況，進(jìn)水壓力最高0.46MPa，最低0.27MPa，平均0.365MPa；出水壓力最高0.75MPa，最低0.60MPa，平均值為0.685MPa；平均供水量580m3/h；變頻器長(zhǎng)期運(yùn)行頻率為（46-50）Hz；夜晚運(yùn)行1臺(tái)泵組，頻率為(48-50)Hz，平均供水量2903/h；通過(guò)運(yùn)行數(shù)據(jù)可以看出，泵組運(yùn)行方式基本穩(wěn)定，泵組實(shí)際揚(yáng)程也在0.3MPa附近。泵站近期運(yùn)行主要數(shù)據(jù)見(jiàn)下表所示：
隨著近年蘭州城建力度加大，沿途供水管線(xiàn)逐步改造更新該加壓站進(jìn)水壓力提高，使原安裝水泵參數(shù)和實(shí)際運(yùn)行工況嚴(yán)重偏離，雖然采用變頻調(diào)速，但仍存在能源浪費(fèi)的情況，運(yùn)行不合理。故相關(guān)技術(shù)部門(mén)討論后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，初步擬定改造計(jì)劃，計(jì)劃拆除2臺(tái)泵組更新為高效節(jié)能泵組，達(dá)到優(yōu)化運(yùn)行節(jié)約能耗的目的。該改造工作分為土建部分和設(shè)備選型安裝部分。根據(jù)某加壓站現(xiàn)況，泵房空間狹小，無(wú)法在泵站內(nèi)安裝吊裝設(shè)備進(jìn)行更新工作，需將泵房頂部部分拆除并制作活動(dòng)屋頂，從屋頂洞口進(jìn)行吊裝工作。活動(dòng)屋頂?shù)母脑鞛橐院髾z修工作也提供方便。- 做好泵組防護(hù)，將泵房頂部部分拆除，尺寸大小為3m*1.3m；
- 為保證結(jié)構(gòu)安全，前后墻做鋼支柱DN250*8mm;
- 貼屋頂處做鋼橫梁，采用鍍鋅方管300*250*8mm;
- 屋頂洞口四周砌筑厚500mm高120mm厚磚砌板墻，磚墻頂部做鋼筋砼圈梁，內(nèi)外壁水泥砂漿抹面，內(nèi)表面刷乳膠漆；
- 恢復(fù)屋面防水層，洞口圍墻四周和女兒墻四周泛水泛起高度為300mm,泛水SBS防水卷材；
按照目前運(yùn)行流量、揚(yáng)程確定設(shè)備參數(shù)，根據(jù)實(shí)際工況及設(shè)備安裝難易程度擬定兩種改造方案；方案一：選用2臺(tái)參數(shù)為Q=300m3/h、 H=40m、配套電機(jī)功率為45kW的泵組更新原有3#4#泵組。由于改造設(shè)備尺寸變化不大，原有工藝管線(xiàn)略有改動(dòng)，電氣控制系統(tǒng)仍可沿用原有控制系統(tǒng)。完成更新后，3#4#泵并聯(lián)運(yùn)行可滿(mǎn)足白天水量的需求；如水量繼續(xù)增加，3#4#泵可與未更新的任意1臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行，可滿(mǎn)足最大時(shí)供水量的需求。- 拆除3#4#泵在原位安裝新泵組即可，進(jìn)出水管不做改動(dòng)，基礎(chǔ)做部分調(diào)整，電氣控制系統(tǒng)不用更改，可沿用原有設(shè)備，施工量少。
- 改造后工藝運(yùn)行方式靈活，設(shè)備備用率較高。
- 改造后夜間仍可運(yùn)行1臺(tái)新泵組，夜間同比原有泵組節(jié)能效果明顯。
- 屋頂改造完成后初步解決檢修空間問(wèn)題，可采用吊裝拆除安裝泵組，避免2#或3#泵組故障必須拆除外側(cè)1#或4#泵組。
- 如改造完成后，按照目前運(yùn)行工況計(jì)算，年節(jié)約電量約20萬(wàn)kWh,合計(jì)節(jié)約電費(fèi)約10萬(wàn)元。
- 仍然存在多臺(tái)泵組并聯(lián)運(yùn)行狀況，效率相對(duì)單臺(tái)大流量泵組略低。
方案二、選用1臺(tái)參數(shù)為Q=600m3/h、 H=35m、配套電機(jī)功率為75kW的泵組更新原有泵組。完成更新后，此泵組單獨(dú)運(yùn)行滿(mǎn)足水量的需求；如水量繼續(xù)增加，此臺(tái)泵與未更新的任意1臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行，可滿(mǎn)足最大時(shí)供水量的需求。- 在原泵位安裝新泵組，工藝方面進(jìn)出水管僅需加裝短管變徑，基礎(chǔ)做部分調(diào)整，電氣控制系統(tǒng)不用更改，可沿用原有設(shè)備。
- 該泵組單獨(dú)運(yùn)行可滿(mǎn)足白天工況條件，運(yùn)行效率較高，避免泵組并聯(lián)運(yùn)行狀況。
- 如改造完成后，按照目前運(yùn)行工況計(jì)算，年節(jié)約電量約22萬(wàn)kWh, 合計(jì)節(jié)約電費(fèi)約11萬(wàn)元。
- 此方案需要對(duì)出水管做部分改動(dòng)，對(duì)泵組基礎(chǔ)進(jìn)行改造。
- 由于空間狹小，施工難度較大。同時(shí)更換為大流量泵組后以后檢修不太方便，拆卸安裝難度較大，
- 改造后，夜間仍需運(yùn)行原有高耗能泵組，沒(méi)有徹底解決夜間泵組不經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀況。
- 設(shè)備運(yùn)行方式單一，設(shè)備備用率較方案1低。
- 管網(wǎng)進(jìn)水壓力目前偶爾出現(xiàn)小于0.35mpa情況，如果進(jìn)水壓力低于0.35mpa,該設(shè)備存在供水壓力不足的問(wèn)題。
按照節(jié)能方案，對(duì)理論節(jié)能量進(jìn)行計(jì)算，并通過(guò)水泵生產(chǎn)廠家提供的泵組性能曲線(xiàn)表核算，節(jié)能量基本一致。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，白天基本運(yùn)行2臺(tái)泵組，運(yùn)行時(shí)間16小時(shí)，夜間運(yùn)行一臺(tái)泵組泵組運(yùn)行8小時(shí)。白天單臺(tái)運(yùn)行泵組頻率為46Hz,功率約為：（46/50）3x75x0.9x2=58.4*2=105.12kW,夜間運(yùn)行頻率為48Hz，功率為59.7kW,每天耗電約為105.12x16+59.76x8=1681.92+478.08=2160kW,月度為2160x30=64800kWh.按照新選泵組測(cè)算流量為300時(shí)，電機(jī)功率為45kW測(cè)算，白天運(yùn)行45x0.9x2x16=1296kWh,夜間運(yùn)行45x0.9x8=324kWh,合計(jì)1536kWh,每天節(jié)約540kWh，年度節(jié)約電量540x365=19.7萬(wàn)kWh,節(jié)約電費(fèi)約10萬(wàn)元。根據(jù)泵站提供運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，白天基本運(yùn)行2臺(tái)泵組，運(yùn)行時(shí)間16小時(shí)，夜間運(yùn)行一臺(tái)泵組泵組運(yùn)行8小時(shí)。白天單臺(tái)運(yùn)行泵組頻率為46Hz,功率約為:（46/50）3x75x0.9x2=58.4x2=105.12kW,夜間運(yùn)行頻率為48Hz，功率為59.7kW,每天耗電約為105.12x16+59.76x8=1681.92+478.08=2160kW,月度為2160x30=64800kWh.按照新選泵組測(cè)算流量為600時(shí)，電機(jī)功率為75KkWW測(cè)算，白天運(yùn)行75x0.9x16=1080kWh,夜間仍需運(yùn)行原有泵組,每天節(jié)約1681.92-1080=601.92kWh，年度節(jié)約電量601x365=21.97萬(wàn)kWh,電費(fèi)約11萬(wàn)元。方案1改造約45天，造價(jià)約37萬(wàn) ，按照年度節(jié)約10萬(wàn)計(jì)算靜態(tài)回收期約為3.7 年。方案2改造約60天，造價(jià)約27萬(wàn)，按照年度節(jié)約11萬(wàn)計(jì)算靜態(tài)回收期約為2.5 年。通過(guò)方案1、2綜合比較，均有較好的節(jié)能效果，比較徹底解決目前存在進(jìn)水揚(yáng)程較富裕的問(wèn)題，方案1夜間泵組仍可運(yùn)行新改造泵組，效率較原有泵組效率也有所提高，達(dá)到較好節(jié)能效果。考慮某加壓站的重要性、工藝運(yùn)行方式靈活性、設(shè)備備用率、壓力小于0.35Mpa供水保障率及后續(xù)改造的可能性（根據(jù)夜間運(yùn)行狀況，再更新1臺(tái)較低揚(yáng)程泵只在夜間運(yùn)行），所以建議采用方案1進(jìn)行節(jié)能改造，待運(yùn)行穩(wěn)定后根據(jù)工藝狀況對(duì)剩余2臺(tái)泵組做進(jìn)一步改造工作。通過(guò)對(duì)該類(lèi)加壓站的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)外部移交泵站普遍存在設(shè)計(jì)選型偏大，檢修空間不足、自控系統(tǒng)對(duì)接難度大等問(wèn)題。針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題建議：1、完善泵房標(biāo)準(zhǔn)化管理制度，凡是外部移交泵站均應(yīng)按照本企業(yè)要求配置相關(guān)功能，不滿(mǎn)足條件的，和移交單位協(xié)商整改。2、爭(zhēng)取政府政策支持，外部企業(yè)自建供水泵站，凡是需要和公共供水管網(wǎng)直接連接的納入供水企業(yè)管理范圍，設(shè)計(jì)施工需經(jīng)供水部門(mén)審批后實(shí)施。3、業(yè)主單位也需加強(qiáng)用水分析，提供合理用水需求，按照近中遠(yuǎn)期逐步實(shí)施。 更多精彩內(nèi)容，關(guān)注泵友圈微信號(hào)（ID：bengyouquan）
