水源出口泵房机组技术改造方案

王　薇（沈阳浑南水务集团有限公司，辽宁 沈阳 110168）

水源出口泵房机组技术改造方案

王薇
（沈阳浑南水务集团有限公司，辽宁 沈阳 110168）

摘要：为解决沈阳浑南水务集团二水厂出口泵房在地表水置换地下水后，泵房机组夜间用水低峰时水泵效率低能耗高的问题，根据水泵运行工况，结合管网用户所需要的流量、扬程，选择相匹配的水泵机组，与原有的水泵机组形成阶梯供水的组合。通过实施水泵机组改造，使低峰时段的机组效率大幅度提高，从而避免大功率水泵长时间低效运行，达到降低能耗的目的。

关键词：泵房；水泵；机组；改造

沈阳市浑南地区大伙房地表水置换地下水以后，第三配水厂供出的地表水直接进入浑南市政供水管网。按照沈阳水务集团的总体部署，由浑南水务二水源出口泵房用地下水进行补充，以满足供水管网对服务压力和水量的要求。目前浑南水务二水源采用一台水泵机组变频调速的方式运行，由于管网在用水高峰和低峰时补充水量差值较大，白天最高时出水流量为1300m3，夜间最低时流量仅为200m3，低流量运行时间接近10个小时，严重偏离水泵的高效区，机组整体运行效率低，建议对二水源泵房机组进行改造。

图1　流量随时间变化曲线

一、二水源供水系统技术现状

1泵站水泵机组配置状况

二水源原计划分二期建设，一期设计供水能力为3万m3/d，二期设计供水能力为5万m3/d。目前运行的是一期水泵机组，二期没有建设，但预留了二期未来的发展空间。

泵站日供水设计能力为30000 m3/d。泵房机组3台套，电压等级0.4kV。在装上海连成泵业有限公司产品。

1#-3#机组具体型号及参数见表1。

2泵房运行现状

（1）水工艺运行现状

泵房日供水设计能力为3万 m3/ d，共有3台相同型号机组。泵房每台水泵进水管管径为500 mm，出水管径为450 mm，泵房出水联络管管径为700 mm。其每台水泵电动机为0.4kV、160kW，额定电流287A。泵站出口水压为 0.1MPa-0.13MPa，6：00~20：00为0.13 MPa，20：00~6：00为0.10 MPa，平均流量为970m3/h，最大流量为1300m3/h，最小流量为200m3/h（如图1、图2所示）。

泵站共有3台相同型号机组，现平时均为1号机组常年调速运行，采用人工设定出口压力水泵机组自动调频的方式运行，高峰期为全频运行，低峰期为20Hz左右。

图2　压力随时间变化曲线

（2）电气及自动化运行现状

1号至3号水泵机组拖动电机均为380V、160kW，型号为Y2-315L1-4的三相鼠笼异步电动机。1号机组采用400V350kVA的低压变频器调速控制运行；2（3）号机组由低压软启动器控制全速运行（一用一备）。

（3）泵房运行自动化控制

可在中控室监测到在装三台送水机组的运行状态，并可实现根据出口管道的流量调解1#机组的频率，控制出口管道的压力；也可以在水厂的中心控制室计算机终端上，人工设定泵站的出口压力值，泵站的计算机控制系统自动地控制泵房1号机组的运行速度，从而保证泵站出口的供水压力恒定在设定值上运行。

（4）分期建设现状

二水源计划是分期建设，一期设计规模为3万 m3/d，二期设计规模为5万m3/d。目前使用的为一期。厂区建设时，预留了二期净水车间的位置和1万 m3的储水池的位置。泵房土建工程一次完工。在泵房内预留了三台机组的进出水管路，进水囗管径DN700mm，出水囗管径DN600mm。

二水源高压供电系统有：现在使用的两个1000kVA的变压器供电系统；以及为二期改造预留两个高压电机水泵的配电盘。

表1　泵房工艺设备配置表

二、技术改造方案

根据现有系统及远期改造供水量需求，拟进行以下改造。

1 水泵改造

根据现有的水量情况，以及近期的水量预测，拟在二期预留的位置安装一台380V卧式离心泵。型号：SLOW 150-280，额定流量：397 m3/h，扬程：20.4 m，轴功率：22 kW，转速：1450r/min，η效率：85.8%，（NPSH）r：3.8m，配套电机功率：30 kW，型号：200L。

表2　水泵机组改造费用概算

当二水源的出口压力控制在0.1 MPa，流量为200m3/h~600 m3/h时，切换到小水泵变频调速运行，取代现有的供水机组，可基本满足夜间小流量用水需求。

当二水源的出口压力控制在0.13 MPa ，流量为大于600 m3/h时，切换到大水泵变频调速运行，可满足白天大流量用水需求。如果仍不能满足需求，可再启动一台工频泵运行，用变频泵做调节。

2电气改造

（1）安装水泵配套的电机200L型电机1台。

（2）需要重新调整自动化控制系统，以达到以压定频，自动化运行的目的。

（3）需要重新铺设从低压间到改造泵的电缆30m，规格：35mm2。

改造所需要费用概算见表2。

表3　原有机组供水低峰能耗情况统计表

三、技术经济分析

1节能效果测算

水泵实施改造以后，每天用水低峰的10个小时由原160kW水泵改为30kW水泵运行。

根据SLOW250-470、SLOW150-280水泵性能曲线及水厂运行的生产数据，由泵站的基本能耗关系（即水泵机组的单台能耗功率大约等于）：

P=QH/102η

流量Q：按实际发生数据计算；

扬程H：按流量查水泵样本得出；

水泵机组效率η：按流量查水泵样本得出；由于在改造前后电动机及传动装置的效率基本不变，在计算中省略。

同时，根据水泵调速理论，我们分析结果如下：

（1）原来机组在供水低峰能耗情况见表3。

（2）用SLOW150-280水泵机组在用水低峰能耗情况见表4。

（3）节电测算

表4　改造后的水泵机组在供水低峰时的能耗情况统计表

每天节电量：283.22-159.41=123.81 （kW·h）

每年节电量：123.81×365=45190 （kW·h）

按照每度电0.85元计算，每年节约电费：45190×0.85=38411（元），考虑到系统实施后，随着进入市政供水管网的地表水量日益增长，地下水补充的水量将越来越少，平均年运行在小泵的高效段时间要远高于估算分析的时段10%以上。因此，我们取预期系数1.2，这样年可节电：

38411×1.2=4.6（万元）

2投资回报

投资净回收期为：

9÷4.6=1.95年=24个月

预计24个月可收回投资。

四、分析结论

此项技术改造，可大大的提高水厂工艺运行安全，提高机组运行效率、改善供水的灵活性，具有一定的节能效果，投资回报率较高。方案可行，建议尽快实施。

参考文献

[1]朱满林，杨晓东，田峰巍．水源泵站调速技术改造方案研究[J]．陕西水力发电，1998 （01）．

中图分类号：TU991

文献标识码：A