某泵站泵组节能改造方案及分析探讨

文 | 董建安

摘要：

泵组节能改造不仅可以提高设备的运行效率和延长设备的使用寿命，还可以降低企业的运营成本。针对某加压泵站的改造工作进行分析，以总结相关经验，提升公司节能改造工作效果。

关键词：

节能改造 高效运行 经济效益

目前，节能减排已是大家普遍关注的话题，其中，供水企业由于泵组数量多，运行时间长，消耗大量电能。随着直购电上网电价的调整，企业电费占据能源费用的大部分，泵组的节能高效运行是供水企业高度关注的课题。

通常泵组节能改造的原因主要基于以下几点：

1. 高能耗：泵组的能耗相对较高，特别是随着电力费率的增长，其消耗的成本也逐年上升，成为企业的主要支出之一。

2.节能空间：根据对泵站改造前的运行数据，不同的系统都存在一定的节能潜力。改造后短期内能收回投资并产生经济效益。

3.优化性能：为了提高泵站的效率，需要对其进行综合技术改造。这包括对取水装置、配套工程、控制系统等进行优化，确保多年平均泵站效率达到最高。

4.技术手段：采用先进的节能技术进行技术迭代，如变频调速、液力透平回收回水余压能量装置等，可以有效地减少电机出力，实现电能的闭环回收和循环利用，从而达到明显的节能效果。

综上所述，泵组节能改造不仅可以降低企业的运营成本，还可以提高设备的运行效率和延长设备的使用寿命。因此，对于任何一个关心经济效益的企业来说，这都是一个不可忽视的重要课题。

针对某加压泵站的改造工作进行分析，以总结相关经验，提升公司节能改造工作效果。

一、项目概况

某泵站由开发区管委会于2016年移交我公司，该泵站安装了型号为AABSL125-505A立式供水泵组4台，参数为Q=300m3/h、H=60m、η=80%、水泵轴功率N=56.17kW、电机配用功率N=75kW，采用变频控制运行，设计最大运行工况为“三运一备”，设计供水能力为2.0×10⁴m3

/d；设计进水压力为0.20MPa，总进水管管径为DN500, 总出水管管径为DN400；水泵进水管管径为DN250，水泵出水管管径为DN200；

其功能是通过泵组变频运行，将管网水转输至上一级加压站容积为600m3水库。由于该工程属于政府移交工程，该加压站存在建筑面积狭小，无吊装装置，无检修工作面，泵组整体大修无法在车间内完成等困难。

二、运行现状

目前该泵站24h连续运行，最近的运行数据显示：通常白天运行工况为2台泵组并联运行，偶尔有3台泵组并联运行状况，进水压力最高0.46MPa，最低0.27MPa，平均0.365MPa；出水压力最高0.75MPa，最低0.60MPa，平均值为0.685MPa；平均供水量580m3/h；变频器长期运行频率为（46-50）Hz；夜晚运行1台泵组，频率为(48-50)Hz，平均供水量2903/h；通过运行数据可以看出，泵组运行方式基本稳定，泵组实际扬程也在0.3MPa附近。泵站近期运行主要数据见下表所示：

三、改造目的

随着近年兰州城建力度加大，沿途供水管线逐步改造更新该加压站进水压力提高，使原安装水泵参数和实际运行工况严重偏离，虽然采用变频调速，但仍存在能源浪费的情况，运行不合理。故相关技术部门讨论后根据现场情况，初步拟定改造计划，计划拆除2台泵组更新为高效节能泵组，达到优化运行节约能耗的目的。

四、改造方案

该改造工作分为土建部分和设备选型安装部分。

土建部分：

根据某加压站现况，泵房空间狭小，无法在泵站内安装吊装设备进行更新工作，需将泵房顶部部分拆除并制作活动屋顶，从屋顶洞口进行吊装工作。活动屋顶的改造为以后检修工作也提供方便。

工作内容如下：做好泵组防护，将泵房顶部部分拆除，尺寸大小为3m*1.3m；

为保证结构安全，前后墙做钢支柱DN250*8mm;

贴屋顶处做钢横梁，采用镀锌方管300*250*8mm;

屋顶洞口四周砌筑厚500mm高120mm厚砖砌板墙，砖墙顶部做钢筋砼圈梁，内外壁水泥砂浆抹面，内表面刷乳胶漆；

恢复屋面防水层，洞口围墙四周和女儿墙四周泛水泛起高度为300mm,泛水SBS防水卷材；

吊装洞口采用彩钢保温板制作屋顶盖板，并牢靠固定。

设备安装部分：

按照目前运行流量、扬程确定设备参数，根据实际工况及设备安装难易程度拟定两种改造方案；

方案一：

选用2台参数为Q=300m3/h、 H=40m、配套电机功率为45kW的泵组更新原有3#4#泵组。由于改造设备尺寸变化不大，原有工艺管线略有改动，电气控制系统仍可沿用原有控制系统。完成更新后，3#4#泵并联运行可满足白天水量的需求；如水量继续增加，3#4#泵可与未更新的任意1台泵并联运行，可满足最大时供水量的需求。

优点：

拆除3#4#泵在原位安装新泵组即可，进出水管不做改动，基础做部分调整，电气控制系统不用更改，可沿用原有设备，施工量少。

改造后工艺运行方式灵活，设备备用率较高。

改造后夜间仍可运行1台新泵组，夜间同比原有泵组节能效果明显。

屋顶改造完成后初步解决检修空间问题，可采用吊装拆除安装泵组，避免2#或3#泵组故障必须拆除外侧1#或4#泵组。

如改造完成后，按照目前运行工况计算，年节约电量约20万kWh,合计节约电费约10万元。

缺点：

仍然存在多台泵组并联运行状况，效率相对单台大流量泵组略低。

方案二、

选用1台参数为Q=600m3/h、 H=35m、配套电机功率为75kW的泵组更新原有泵组。完成更新后，此泵组单独运行满足水量的需求；如水量继续增加，此台泵与未更新的任意1台泵并联运行，可满足最大时供水量的需求。

优点：

在原泵位安装新泵组，工艺方面进出水管仅需加装短管变径，基础做部分调整，电气控制系统不用更改，可沿用原有设备。

该泵组单独运行可满足白天工况条件，运行效率较高，避免泵组并联运行状况。

如改造完成后，按照目前运行工况计算，年节约电量约22万kWh, 合计节约电费约11万元。

缺点：

此方案需要对出水管做部分改动，对泵组基础进行改造。

由于空间狭小，施工难度较大。同时更换为大流量泵组后以后检修不太方便，拆卸安装难度较大，改造后，夜间仍需运行原有高耗能泵组，没有彻底解决夜间泵组不经济运行状况。

设备运行方式单一，设备备用率较方案1低。

管网进水压力目前偶尔出现小于0.35mpa情况，如果进水压力低于0.35mpa,该设备存在供水压力不足的问题。

五、节能效果分析：

按照节能方案，对理论节能量进行计算，并通过水泵生产厂家提供的泵组性能曲线表核算，节能量基本一致。

方案1节能分析：

根据现场提供运行数据分析，白天基本运行2台泵组，运行时间16小时，夜间运行一台泵组泵组运行8小时。白天单台运行泵组频率为46Hz,功率约为：（46/50）3x75x0.9x2=58.4*2=105.12kW,夜间运行频率为48Hz，功率为59.7kW,每天耗电约为105.12x16+59.76x8=1681.92+478.08=2160kW,月度为2160x30=64800kWh.按照新选泵组测算流量为300时，电机功率为45kW测算，白天运行45x0.9x2x16=1296kWh,夜间运行45x0.9x8=324kWh,合计1536kWh,每天节约540kWh，年度节约电量540x365=19.7万kWh,节约电费约10万元。

方案2节能分析：

根据泵站提供运行数据分析，白天基本运行2台泵组，运行时间16小时，夜间运行一台泵组泵组运行8小时。白天单台运行泵组频率为46Hz,功率约为:

（46/50）3x75x0.9x2=58.4x2=105.12kW,夜间运行频率为48Hz，功率为59.7kW,每天耗电约为105.12x16+59.76x8=1681.92+478.08=2160kW,月度为2160x30=64800kWh.按照新选泵组测算流量为600时，电机功率为75KkWW测算，白天运行75x0.9x16=1080kWh,夜间仍需运行原有泵组,每天节约1681.92-1080=601.92kWh，年度节约电量601x365=21.97万kWh,电费约11万元。

费用回收期计算：

方案1改造约45天，造价约37万 ，按照年度节约10万计算静态回收期约为3.7 年。

方案2改造约60天，造价约27万，按照年度节约11万计算静态回收期约为2.5 年。

六、初步建议：

通过方案1、2综合比较，均有较好的节能效果，比较彻底解决目前存在进水扬程较富裕的问题，方案1夜间泵组仍可运行新改造泵组，效率较原有泵组效率也有所提高，达到较好节能效果。

考虑某加压站的重要性、工艺运行方式灵活性、设备备用率、压力小于0.35Mpa供水保障率及后续改造的可能性（根据夜间运行状况，再更新1台较低扬程泵只在夜间运行），所以建议采用方案1进行节能改造，待运行稳定后根据工艺状况对剩余2台泵组做进一步改造工作。

七、心得

通过对该类加压站的调研，发现外部移交泵站普遍存在设计选型偏大，检修空间不足、自控系统对接难度大等问题。针对此类问题建议：1、完善泵房标准化管理制度，凡是外部移交泵站均应按照本企业要求配置相关功能，不满足条件的，和移交单位协商整改。2、争取政府政策支持，外部企业自建供水泵站，凡是需要和公共供水管网直接连接的纳入供水企业管理范围，设计施工需经供水部门审批后实施。3、业主单位也需加强用水分析，提供合理用水需求，按照近中远期逐步实施。