田 帥

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

山西省近幾年建設的泵站多為高揚程、長距離、大流量，采用的泵型大多是離心泵，配用異步電動機。泵站裝置效率一般通過試驗實測確定。泵站一旦建成，即使經測試后裝置效率達不到規(guī)定要求，也只能在低效率下運行，導致運行成本增加。因此，在工程設計中應對泵站裝置效率及能源單耗進行分析計算。

1 泵站裝置效率及能源單耗

泵站的水泵、動力機、傳動裝置、管道、進出水池以及輔助設備各個單項效率的綜合反應可作為評價和考核設備性能，機、泵、管選型配套，工程設計和運行管理水平的一項綜合性技術經濟指標，也是研究泵站節(jié)能技術的一項基本參數。

《泵站設計規(guī)范》規(guī)定：抽取清水時，軸流泵站與混流泵站的裝置效率不宜低于70%～75%，凈揚程低于3 m的泵站，其裝置效率不宜低于60%。離心泵站的裝置效率不宜低于65%～70%。新建泵站的裝置效率宜取高值。抽取多泥沙水流時，泵站的裝置效率可適當降低。

能源單耗用e表示，其單位kW·h/（kt·m）表示將1千噸水提升1米所消耗的電能（kW·h）。

2 泵站裝置效率理論計算

泵站裝置效率為組成裝置的各部分效率（動力機效率、傳動裝置效率、水泵效率和管道效率）之積。為使泵站裝置效率提高，組成裝置效率的各部分效率應力求達到最高。

2.1 動力機效率

異步電動機由于其運行維護方便、啟動簡單、價格便宜等優(yōu)點，成為現代中小型泵站普遍采用的動力機。山西省最近建設的中小型泵站大多采用異步電動機。異步電動機的效率與負荷系數（電動機工作時輸出軸功率和電動機額定功率之比）有關。一般情況下，異步電動機的效率大于0.6時，可達到額定功率時的銘牌效率；在0.75～1時，效率達到最大。因此，在選擇配套電動機功率時，應使水泵設計工況軸功率處于電動機額定功率的75%～100%為最佳。我國中小型低壓異步電動機的效率一般在90%左右。

2.2 傳動裝置效率

泵站裝置中一般采用直接傳動，即電機軸和水泵軸直連，其傳動裝置效率按100%計算。

2.3 水泵效率

水泵選型原則一般為在設計揚程工況和平均揚程工況時水泵效率相對較高，在最高揚程工況時水泵不致進入馬鞍區(qū)而能夠安全穩(wěn)定運行。選型時水泵設計工作點應略高于最高效率區(qū)，以確保水泵在大部分工況下能運行在相對高效率區(qū)。通過分析現有水泵樣本可以發(fā)現，中小型離心泵相對高效率區(qū)的效率一般在80%左右。

2.4 管道效率

在泵站裝置中，管道由進出水管路及進出水池組成，管道效率=水泵凈揚程/（管道損失+水泵凈揚程）。

在泵站凈揚程一定的情況下，為提高管道效率，必須降低管道的水力損失。由于影響阻力參數的局部阻力系數和管道的粗糙度系數對特定的管件是一定的，工程設計人員只能改變管徑和管道長度。而管徑對水力損失的影響最大，從理論上分析，管徑越大，水力損失越小，但管徑的增大會使工程投資增加。因此，管徑除按經濟流速選擇外，還應考慮裝置效率滿足規(guī)范65%～70%的要求。

3 泵站裝置效率分析評價

3.1 泵站效率

離心泵站裝置效率=動力機效率×傳動裝置效率×水泵效率×管道效率≥65%。管道效率≥65%/（動力機效率×傳動裝置效率×水泵效率）=65%/（90%×100%×80%）=90.28%，即總的水力損失占水泵揚程的百分比不應大于（1－90.28%）=9.72%。

設計人員在設計時，經分析認為，為達到泵站裝置效率所必須的管道效率來設計水泵管道，必須使泵站的裝置效率盡可能達到規(guī)范要求的標準。對于長距離管道輸水工程，這個損失會相應增大。

3.2 能源單耗與泵站效率的關系

泵站能耗E=3.6eγQH凈t/1 000=γQH凈t/（102×泵站裝置效率），其中：E為某一時段內泵站所消耗的電度數，e為能源單耗，H凈為同一時段內泵站的平均凈揚程，Q為同一時段內泵站流量，t為某一時段時間，γ為水的容重，由此推出e=2.72/泵站裝置效率。

4 建議

一是提高電機效率。首先合理選配電機，及時淘汰性能差、能耗高的電機，使用Y系列節(jié)能電機。其次加強機電設備管理，長期不用時切斷高壓電源、減少銅鐵損，避免柴油機車口油料的跑、冒、滴、漏問題。

二是提高傳動效率。優(yōu)先采用直接傳動，合理安裝、使用、保養(yǎng)機泵，使之高效、安全，延長使用壽命。

三是提高水泵效率。在滿足設計最大輸水流量和工作揚程的同時，確保水泵高效運行；按所選泵型和臺數設計的泵站，相對工程投資較少的方案；選取的水泵應在長期運行中保持較高的效率和較低的能耗，且運行穩(wěn)定、費用較低；在各種設計工況下，水泵機組能安全運行，不出現氣蝕、振動和超載等現象；加強水泵的定期維護與保養(yǎng)，填料壓蓋松緊度要適宜，正常運轉時保持每分鐘滴水30滴，葉輪等部件磨損嚴重、出水量明顯降低時，及時更換。

四是提高管路效率。合理選擇管材，采用經濟管徑；保證進水管的淹沒深度、懸空高度，減少“高射炮”損失揚程；保證進水管不漏氣、出水管不漏水；進水管裝喇叭口、出水管裝漸擴管，以減少進出水頭損失；設計安裝管路時要盡量減少彎頭、縮短管路，進水口避免直接和彎頭連接；提高管路內壁光潔度。

五是提高進出水池效率。保證進出水池的尺寸大小及結構型式合理，做到進水平穩(wěn)無漩渦、出水順暢不壅高，并經常清理攔污柵。