摘要：本文主要針對供水管網(wǎng)二次增壓泵站節(jié)能降耗展開了系統(tǒng)分析，詳細闡述了增壓泵站的增壓方式，通過結(jié)合了具體的工程實例，對增壓泵站的改造作了探討，并深入分析了機泵特性曲線測試，以期能為有效實現(xiàn)節(jié)能降耗而提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：供水管網(wǎng)；二次增壓；節(jié)能降耗

城鎮(zhèn)的供水管網(wǎng)是城鎮(zhèn)市政工程的重要組成部分，但是由于供水管網(wǎng)的增加和供水范圍的擴大，增大了供水管網(wǎng)的壓力，造成了能源的浪費。在如今倡導(dǎo)節(jié)能降耗的環(huán)保型社會的主題下，合理規(guī)劃增壓供水和管網(wǎng)直供范圍，減少供水管網(wǎng)的能耗有著一定的重要性。鑒于此，本文就供水管網(wǎng)二次增壓泵站節(jié)能降耗進行了分析，旨在為有關(guān)方面的需要提供參考借鑒。

1 增壓泵站增壓方式

為了降低出廠壓力，一般在管網(wǎng)的適當位置設(shè)置增壓泵站，兼起調(diào)節(jié)水量和提高水壓的作用。常見增壓方式有3種：①水庫增壓方式，即管網(wǎng)來水先進入蓄水池，然后由水泵加壓提升轉(zhuǎn)輸至用戶。該增壓方式除加壓轉(zhuǎn)輸外，還有一定的調(diào)蓄作用。但進入水庫的水的作用水頭完全消耗，且泵組揚程和能耗高。②直抽式管道增壓泵站，即由泵組直接從市政輸水干管抽水，加壓后再送至管網(wǎng)。該增壓方式的優(yōu)點是可充分利用管網(wǎng)的來水壓力，且泵組揚程和能耗低。③水庫和管道聯(lián)合增壓的方式，既具有直抽功能又具有水庫加壓功能。該增壓方式既可為區(qū)域增加管道壓力和轉(zhuǎn)輸部分管網(wǎng)水量，又可充分發(fā)揮對管網(wǎng)壓力削峰填谷的作用。

1.1 水庫增壓

1.1.1 基本原理

從市政管網(wǎng)進水并釋放水壓后經(jīng)水泵增壓至用戶，具體見圖1。

圖1水庫增壓方式示意

1.1.2 優(yōu)、缺點及適用范圍

①優(yōu)點：保證供水管網(wǎng)壓力、供水能力以及增壓水泵穩(wěn)定正常工作。②缺點：浪費能量，運行費用高，增加了投藥量和清水池的維護成本，占地面積大，存在二次污染的風(fēng)險。③適用范圍：管網(wǎng)余壓小、供水量較大的泵站。

1.2 直抽式管道增壓

1.2.1 基本原理

自來水流入壓力平衡器，水泵從壓力平衡器吸水送至用戶，具體見圖2。

圖2 直抽式管道增壓示意

1.2.2 優(yōu)、缺點及適用范圍

①優(yōu)點：充分利用了自由水壓，與傳統(tǒng)供水方式相比省去了水池和水箱，節(jié)省了土建投資，避免了二次污染。②缺點：給周圍管網(wǎng)用水壓力和水量帶來一定的風(fēng)險。③適用范圍：供水范圍、用水量較小的泵站與高層建筑用水。

1.3 水庫和管道聯(lián)合增壓

1.3.1 基本原理

根據(jù)外網(wǎng)進水壓力的變化，合理確定水庫管道進水和直接增壓管道進水的比例。變頻水泵根據(jù)壓力傳感器傳出的壓力信號，直接從增壓管道吸水進行二次增壓供水，水庫增壓供水在用水高峰時啟用，具體見圖3。

圖3 水庫和管道聯(lián)合增壓示意

1.3.2 優(yōu)點及適用范圍

①優(yōu)點：在不影響管網(wǎng)供水能力的條件下，充分利用進水余壓，節(jié)約了能量，降低了二次藥耗量，減小了供水水庫容積，降低了改造成本，保留了必要的水量調(diào)蓄功能，能有效降低二次污染風(fēng)險。②適用范圍：管網(wǎng)余壓較富余的泵站。

2 增壓泵站改造

某自來水公司管理轄區(qū)內(nèi)共有15座泵站，其中運行泵站為13座，泵站運行消耗的電費占整個輸配費用的25%左右，占變動成本的93%左右。針對電單耗偏高的2座泵站，泵管所對其進行改造：通過管道改接，將原先的水庫泵改造為管道泵，增壓方式由水庫增壓變?yōu)樗畮旌凸艿缆?lián)合增壓。

調(diào)度部門根據(jù)供水區(qū)域管網(wǎng)的整體壓力以及泵站的進出水量和進站壓力，發(fā)出調(diào)度指令。在早、晚用水高峰時段：5：00—8：00和17：00—20：00，開啟水庫泵供水；非高峰時段，待供區(qū)域管網(wǎng)壓力整體上升后，泵站根據(jù)調(diào)度指令開啟增壓泵供水。

調(diào)試結(jié)束后，經(jīng)過一段時間嚴密仔細的運行觀察，設(shè)備安裝良好，運行正常。

3 機泵特性曲線測試

為進一步提高機泵的運行效率，在增壓泵運行的情況下，考察了機泵的運行曲線是否有利于調(diào)度，以確保機組效率最優(yōu)化，實現(xiàn)節(jié)能降耗。

3.1 試驗方法

3.1.1 相關(guān)測試計量設(shè)備的校正

相關(guān)測試計量設(shè)備的校正包括壓強表、真空表、電壓表、電流表的校正。

3.1.2 現(xiàn)場測試

泵啟動后，葉輪旋轉(zhuǎn)無振動和噪聲，電壓表、電流表、壓力表和真空表指示穩(wěn)定，表明泵運行穩(wěn)定，即可進行試驗。試驗時，逐漸調(diào)節(jié)泵出口調(diào)節(jié)閥，每調(diào)定一次泵的開啟度，待工況穩(wěn)定后，即可進行測量，測量內(nèi)容如下：①讀取流量儀上的數(shù)值；②從壓強表和真空表上讀取壓強值和真空值；③從變電柜上讀取電機的功率。以上數(shù)據(jù)的讀取應(yīng)同步進行，以保證試驗數(shù)據(jù)的準確性和精確性。

3.2 試驗數(shù)據(jù)與討論

在相同的運行條件下，對改造前后的泰日泵站和華亭泵站的1#機組進行了試驗，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)得到機泵改造前后的特性曲線，結(jié)果見圖4～圖7。

通過分析試驗數(shù)據(jù)，對比1號泵站、2號泵站改造前后機泵的特性曲線，可以得出如下結(jié)論。

①不論是水庫泵還是管道泵，機泵的H-Q和N-Q曲線總體走勢相同。隨著流量的增加，揚程逐漸降低，泵軸功率呈上升趨勢；η-Q效率曲線的走勢有所不同，水庫泵的效率曲線隨流量的增加呈上升趨勢，而對于改造后的管道泵，該曲線呈下降趨勢。

圖6 2號泵站1#水庫泵特性曲線

②比較管道泵特性曲線與水庫泵特性曲線可以發(fā)現(xiàn)，雖然H-Q和N-Q曲線總體走勢相同，但隨著流量的增加，管道泵揚程曲線降低幅度比水庫泵明顯，軸功率曲線較平緩。

③在相同流量條件下，管道泵的效率低于水庫泵。以2號泵站的1#機泵為例，在流量為130m3/h時，水庫泵的效率大約為53%，管道泵效率為47%左右。改造后1號泵站1#機泵效率較高時對應(yīng)的流量區(qū)間為360～420m3/h，2號泵站1#機泵效率較高時對應(yīng)的流量區(qū)間為100～130m3/h。調(diào)度時，根據(jù)實際運行情況，選擇水泵配比或調(diào)速泵調(diào)速可以將流量調(diào)整到此范圍，此時機泵效率最高。

圖7 2號泵站1#管道泵特性曲線

4 結(jié)論

綜上所述，隨著人們環(huán)保意識的提高，供水泵站的節(jié)能改造已是不可避免的。在泵站節(jié)能降耗的改造中，應(yīng)該由調(diào)度中心根據(jù)實際用水需求，將供水量和壓力適時控制在合理區(qū)間，以確保機組效率最優(yōu)化，實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。

參考文獻：

[1]信昆侖、侯金霞、陶濤、秦祖群、尚亞波.城鄉(xiāng)集約化供水模式下泵站增壓方式的優(yōu)化[J].中國給水排水.2009（13）.

[2]洪川、孔令紅、宋長廣、洪琪、曹成、陳冰.城鎮(zhèn)二次加壓供水設(shè)備運行方式探討[J].給水排水動態(tài).2007（02）.