水泵机组能耗分析与节能运行控制

水泵机组能耗分析与节能运行控制

王涛

中煤平朔集团有限公司动力中心山西朔州036000

摘要：本文对影响水泵机组能源消耗的相关因素进行了分析，在此基础上，通过对水厂水泵机组运行实例进行研究分析，从而清楚了水泵机组能耗较高的关键因素，并针对相关因素提出了相应的改善举措，文中还详细讨论了对于新的水泵使用的选择，并总结了水泵机组经过改善以后的具体效果情况，实验研究表明水泵机组的能耗有明显的降低。

关键词：水泵机组；能耗；实例；节能效果

1前言

水泵是水厂的一个能源消耗主要的部件，其耗电量约占水生产成本的一半，而且水泵运行效率低，能源浪费严重，电机经常超载。因此，迫切需要提高水泵机组的节能水平。要合理的选择水泵，提高水泵运行效率，在运行过程中加强合理调整，降低电机功率损耗，都是降低水泵机组节能的措施。今天，水泵作为水厂的主要能源消耗，水泵机组的节能降耗受到广泛关注。本文主要探讨了水泵的节能措施，实践证明，通过合理选择水泵，提高水泵运行效率，合理调整操作技术和减少电动机的功率损耗，是可以达到减少水泵的能耗。

2影响水泵机组能耗的相关因素

2.1电源三相不平衡对水泵机组能耗产生的影响

两级的水泵房机组基本上使用的都是380v低压，而电力系统负荷不是单一的三相电机，单相负荷仍占相当大的比例，因此很有可能导致三相不平衡供电。三相供电系统可根据对称分量法分解成正序、负序和零序分量，正序分量产生正向旋转磁场，对应于正向转矩。负序分量产生反向旋转磁场，对应于反转制动力矩；零序分量具有相同的相位角，不会产生额外的转矩，但可以产生电磁振荡，导致高烧，温度上升造成连接电机中性点的零线之间产生电位差，容易产生供电系统中性转变现象。由于负序分量的存在，反向扭矩可以降低电机的输出功率，不能产生完全额定转矩。同时，在不同的扭矩部件下可能会发生机械损伤。电机、转子，特别是转子可以过热，加速绝缘老化。相应地，泵的能量消耗会变大，这将降低机组的效率，而泵的辅助电机将不得不降低容量等级。

2.2泵站设计选型对水泵机组能耗产生的影响

在对水泵进行选择设计的时候，由于线损计算通常需要在运营工作最不利的条件下进行，处于对安全保险的考虑，要选择偏大安全系数的摩擦阻力系数，最后会导致选择泵扬程偏高，使泵额定扬程比实际运行的扬程大得多。当泵运行较低时，可能会导致辅助电机过载，导致泵高效的运行，不利于节能。

3制约水泵机组节能运行的因素分析

3.1设备节能改造投入较大

许多的水企开始为水泵机组进行大量的节能改造，如改用节能电机，配备变频控制系统等，这需要投入大量资金，有时还存在“节能不降耗”现象。这种现象是指能源效率的提高，但节能运行所带来的效益是有限的，不足以弥补节能改造所产生的成本。“节能降耗”是许多管理者面临的困惑，它涉及到对节能工作的宏观认识，长期以来，矿山单位对能源价格不断进行关注，因为能源价格反映供给和需求和稀缺。因此，“节能不降耗”是市场机制没有充分发挥作用的阶段性问题。

3.2水泵机组选型不当

设计师一般按照供水的水泵达到高峰的数值来选择水泵，一些设计师会根据预期的高峰值再进行一定的提高，这就导致了大马拉小车的出现在实际运行情况的过程中。为了应对水需求的变化，每个出口泵站都需要及时打开关闭组，通过调整机组的运行数量来控制水和出口压力的量。输出功率、水量和出水压力均由各工作频率单位逐步改变。目前在同一泵站、水泵、电动机为同一类型的情况较为普遍，可使总功率输出单元、出水量、调节液压力单一，难以适应水波动的变化。

3.3控制方式设置不当

水泵机组的能耗水平与运行点的合理调整密切相关。调节水泵的工作点有两种主要方式：调节管路的特性曲线，如调节阀开闭；调整水泵的特性曲线，如变频调速、叶轮切割等。理论和实践都表明，改变水泵性能曲线的节能效果比改变管道特性曲线的节能效果要显著得多。与叶轮切割相比，变频调速在自动控制方面具有明显的优势，在供水行业得到了广泛的应用。然而，影响节能的因素很多，变频调速设备的使用并不必然带来显著的节能效果。

3.4供水调度指令与水泵机组最佳工况不一致

单变频控制系统的参数设置将受到泵站其他机组、供水管网布置、特别是大型机组等工况的限制，并服从供水调度指令。供水调度的功能是保证整个矿山供水管网保持一定的服务压力。毕竟，供水涉及矿山的工作和人员的生活，首要责任是确保安全、优质的供水，而不是节能降耗。在特定的时间内，供水调度为了平衡水供应和消费在整个矿山作为一个整体，需要满足一个低压区水的需求在高峰时段的时候，还需要泵站或变频单元和保持一定量的水压力和产量。这可能会导致一些机组偏离最佳的经济运行状态，造成一定的能源消耗。

3.5考核指标选用不当

节约能源不仅是技术问题，也是管理问题。如何激励管理者的主观能动性，选择能效评价指标是非常重要的。水泵机组能耗主要包括两个指标：单位耗电量和单位分配。一些供水企业将这两项指标纳入水泵机组运行管理考核。虽然单位用电量和单位分配能耗是能耗指标，但有时变化趋势不一致。因此，出现了一个问题：当两个指标不一致时，应该选择哪一个?可以假设一个极端情况：单位用电量满足了考核要求，单位配电能耗未达到考核要求。为了完成考核指标，运营经理会以供水压力作为回应，即使水压已经满足了水泵的需求。这将导致更高的能源成本，没有真正的好处，甚至会增加爆炸的风险。

4节能运行控制措施

4.1合理选用水泵

由于技术和节能意识的提高，水泵机组的节能措施得到了不断的发展。特别是变频技术的发展改变了选择泵机组的思路。选择水泵时应注意：（1）选择高效的水泵和电机；（2）水泵的尺寸大小要进行合理组合；（3）采用变频调速泵，节约能源。

4.2提高水泵的效率

4.2.1保证安装质量

在供水系统中，主水泵机组始终在24小时连续运行，水泵很快就会达到检修周期（5000h），而且安装就会相对频繁。当安装精度不满足要求时，不仅会加剧振动，加速磨损，而且还降低了泵的效率。此外，应该需要安装高程更加准确。

4.2.2加强使用和维修管理

轴承上的润滑油需要及时补充，以保证正常的油位，定期检查油的质量变化，用新油代替，以减少轴承的功率损耗。根据操作条件，填料压盖应随时调整，填料密封应30~60滴/分钟。及时更换损坏的包装，确保填料密封良好的工作状态，减少填料函的损耗。在维修过程中，检查密封圈的间隙宽度，并在超过标准值时更换，以减少体积损耗。

4.3水泵运行调节

水泵房是依据低水位进行设计的，二级泵站是根据最高的流量和扬程进行设计的，但事实上，水位偏离低水位的范围很大，最高一年最大流量并不多见，所以在一开始设计的水泵不运行在效率高范围，常常必须要进行合理的经济控制。

4.4电动机的节能途径

降低电机功率损耗的主要方法是提高电机的效率和功率因数。（1）采用无功补偿，提高电机功率因数，降低功耗。对于功率因数较低的电动机，应采取措施予以补偿。并联电容器是一种经济补偿方法。（2）改变励磁电流，调整同步电机功率因数。（3）防止异步电动机空转。例如，施耐德电气的Sepam系列电动机保护装置的电流保护功能可以有效地防止异步电动机的空转。（4）定期检查电机，提高维修质量，提高自然功率因数。

5结束语

综上所述，水泵机组节能降耗的关键是保证水泵高效运行，减少不必要的浪费。对于水厂来说，我们应该结合自己的实际情况，选择节能潜力大的，节能效果好的，投资回收快的水泵节能对策。毫无疑问，节能技术的进步，不仅意味着能耗大大降低，将大大提高企业的核心竞争力，对企业的可持续发展具有深远的意义。

参考文献：

[1]廖栩辉，陈章.浅谈水泵节能降耗的工作做法[J].城镇供水.2007年06期

[2]陆茸.提高水泵运行效率的研究[J].城市公用事业.2004年第01期