1、给水泵站的水泵优选及节能改造20o4Vo1.20中国给水排水CHINAWATERWAWATERNo.10给水泵站的水泵优选及节能改造王圃,龙腾锐,文屹(1.重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室,重庆 400045;2.广州瀚华建筑设计有限公司,广东广州 510630)摘要:采用改进的整数规划法对某中小城镇给水泵站的水泵进行优选和改造 ,实践证明,改造后降低了泵站的能耗,节约了运行费用.关键词:给水泵站;水泵优选;改造;节能中图分类号:TU991.35 文献标识码:C 文章编号:1000-4602(2004)10-0081 一 o3OptimizationofWaterPumpandReno
2、vationforEnergySavingofPumpStationsWANGPu.LONGTeng.rui.WENYi(1.EducationMinutKeyLab.ofThreeGorgesReservoirRegionEcologicalEnvironmentResearch,ChongqingUniversity,Chongqing400045,China;2.GuangzhouHanhuaArchitectureandEngineeringCo.Ltd.,Guangzhou510630,China)Abstract:Aprojectofoptimizingandimprovingwa
3、terpumpcapacitywasconductedbyusingim-provedintegerprogramminginwatersupplypumpstationsinasmallormediumsizetown.ResultshowsthattheenergyconsumptioninpumpstationsWasreducedduetotheoptimizationandtherenovation,whichalsocontributesthereductionoftheoperationcost.Keywords:watersupplypumpstation;waterpumpo
4、ptimization;renovation;energysaving1 应用实例四川省某中小城镇的水厂 2 泵站改造前全部采用定速泵直接向无水塔的城镇配水管网供水,由于定速泵无法适应供水系统的水量变化(日变化系数为 1.3,时变化系数为 1.5),长期以来水泵的效率低,闲置率高,而且水泵开启频繁,运行管理不便.当用水量小时,采用关闭泵站出水管道闸阀的方法降低供水管道的压力和调节流量,致使泵站耗电量大,运行费用高.为了节省电能,采用改进的整数规划法对该泵站进行了优化改造.为满足分段供水和最大日最大时流量(1479m/h)的要求,用改进的整数规划法选出适合的水基金项目:建设部 2001 年科技项
5、目(2001-45)泵型号,确定了 5 个近优化泵组(带,-c 号的为各阶段做调速泵使用的水泵).第一组 300S58B,-c 一台,250S65B,lc2 台,200S42A1 台;第二组 300S58B,lc1台,250S65B,lc2 台,200S63A1 台;第三组 300S58B,lc1 台,250S65B,lc1 台,200S63A1 台,200S421 台;第四组 300S58B,lc1 台,250S65B,lc1 台,200S422 台; 第五组 300S58B,lc1 台,250S65B,lc1 台,200S63A2 台.将各参数带入年费用值公式可得:nlntnHminZ=(
6、肘+P)0.2767+() 11 可4.610 一.(1)选用一台变频调速器,价格为 13.8 万元.?81?2o04V01.2O 中国给水排水 No.10经计算,得出第一组 z=46969.23 元;第二组z=38681.6 元;第三组 z=46929.5 元;第四组 z=51056.6 元; 第五组 z=43059.6 元.案.1.1 改造前后水泵组成的对比改造前后水泵的型号和台数以及基本性能参数可以看出,费用值最小的是第二组,即为最优方分别见表 1,2,改造后的水泵使用情况见表 3.表 1 优化前泵站水泵的情况lab.1Thepumpstationeonditiombeforeoptim
7、i水泵型号数量(台) 额定流量(/n/h) 额定扬程(kPa)额定功率 (kw)额定转速(r/min)最高效率(%)30OS58l790580200l45086.225096csA2468540l32l45080.6200S63l28063075295084.7l5OS78Al14462045295077.5表 2 优化后泵站水泵的情况lab.2Theoptimizedpumpparametelm水泵型号数量(台) 额定流量(/n/h) 额定扬程(kPa)额定功率 (kV,r)额定转速(r/rain)额定效率(%)30OS58Bl684430l32l4508025096csB245045090
8、l45074200S63Al27046O55295075表 3 优化后泵站水泵的使用情况lab.3Thepumpusageeonditiomafteroptimizing水泵定速单泵流量对应扬程对应效率调速单泵极限流量调速或定速改造后的电机功型号(nl/h)(kPa)(%)控制范围 (/n/h)率减少量(kV,r)30OS58B5O483546O3707380252835 调速使用 68250955B3205205104107074l60520 调速使用 422OOS63A1803245403707075 定速使用 201.2 优化前后出水管道压力的对比果的比较.优化前,2002 年 7 月
9、16 日_31El 出水在优化前后进行了相似运行条件下泵站运行效管道压力的逐时变化情况见表 4.表 4 优化前出水管道压力变化的平均值lab.4Theaveragevalue0foutletpipepressurebeforeoptimi,g时刻 1:002:O03:O04:O05:O06:O07:008:O09:O010:O0ll:O012:O0压力(kPa)370380375380380360460430420410420420时刻 13:O014:O015:O0l6:0017:O018:O019:0020:O021:O022:O023:0024:O0压力(kPa)420450480490
10、4OO4204304204OO330340330表 4 中带“的数据是高于设计压力的水泵出水管道压力.这些情况都出现在刚过用水高峰期的时段,虽然供水量逐渐减小,但仍由供给高峰水量的大功率泵供水,而为了提供小水量,大水泵的运行工况点左移,相应的扬程就高出了设计扬程.为了阀,致使水泵出水管道阀前压力很高.当用水量再减少,需启动小功率泵,开启闸阀,这时阀前的压力陡降,再恢复到正常的压力范围.进行优化后,采用了变频调速水泵,对其做了 3种压力设定:0.42,0.38,0.291VIPa.2003 年 7 月 1降低供水管道上的压力,水厂关闭水泵出水管道闸日_31El 出水管道压力的逐时变化见表 5.表
11、 5 优化后出水管道压力变化的平均值Tab.5Theaveragepressurevalueofwaterpipeafterolming时刻 1:002:O03:O04:O05:O06:O07:O08:O09:O010:O0ll:O0l2:00压力(kPa)380380290290290380420420420420420420时刻 13:O014:O015:O016:O017:O018:O019:O020:O02l:O022:0023:0024:00压力(kPa)420420420420420420420420420380380380?82?2004Vo1.20 中国给水排水 No.10由表
12、 5 可见,流量改变时压力的调节由变频调速水泵完成,其压力稳定,过渡平缓.1.3 优化前后的电耗比较优化后泵站的节能情况见表 6.表 8 优化后的节能情况Tab.6Theenergy-nsconditionsafteroptimizing平均节电量单位节电量平均减少开启次数月份(kW?h)/d(kW?h)/m(次? 台)/d1 月 l864.130.1832 月 2246.700.1333 月 2l51.230.1384 月 25o4.680.I3II5 月 494.7l0.10l06 月 649.750.10l0平均 l651.870.137.5由表 6 可见,优化后水泵的电耗大幅减少,而且
13、水泵的开启频率降低.仅半年时间内就比优化前同期节电 293216.3kW?h,平均节电 24427.19(kW?h)/月,节电约 20%.若电价为 0.59(kW?h),半年已经节约电费约 172944.5 元,即泵站改造的费用在一年内就得以收回,而且泵站运行的安全性也得以提高.2 结论应根据城市用水量和管网压力的需求情况,首先使水泵的流量和扬程尽可能与实际需求一致,并使水泵的工况点处于高效段,然后进行水泵运行方面的优化,避免采用闸阀调节水泵流量和扬程.应优先采用切削叶轮,变频调速等供水方式来达到节能效果.通过改进的整数规划法优化泵站工艺,改造后节能约 20%.参考文献:1严煦世.给水排水管网
14、系统M.北京:中国建筑工业出版社,2001.2王大志.水泵站优化控制系统的专家智能系统J.城镇供水,1997,5:811.3ComickGMC.OptimalpumpschedulinginwatersupplysystemswithmaximumdemandchangesJ.JournalWa-terResourcesPlanningandManagement,ASCE,2003,5:372380.电话:(023)65121560Email:收稿日期:20040620?征订启事?欢迎订阅 2005 年水处理技术杂志(月刊)全国中文核心期刊中国科技论文统计源期刊(核心期刊)1975 年创刊的水
15、处理技术杂志,经国家科委和国家新闻出版总署批准,由国家海洋局主管,国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心主办.水处理技术专业报道:膜和膜过程研究开发及应用 ;水处理系统设计和运行管理;工业纯水和超纯水制造;海水和苦咸水淡化;瓶装水优质饮用水净化;工业软化水冷却水处理; 电厂给水排水;废水处理和再利用;液体分离浓缩和提纯;水处理药剂研制和应用;国内外行业最新动态等.杂志栏目:综述与述评,研究报告,应用技术,工程实例,技术讲座,行业动态,科学管理等.水处理技术是全国中文核心期刊,中国期刊方阵双效期刊,全国科技论文统计源期刊,中国科学引文数据库来源期刊,是中国学术期刊(光盘版),中国期刊网,万方数据资
16、源系统,中文科技期刊数据库等的收录期刊;是美国 SCI,CA,日本科技文献速报等的收录期-?lJ.2005 年水处理技术由双月刊改为月刊出版,大 l6 开,每期 80 页,国内外公开发行,全国各地邮局均可订阅,漏订读者可与本刊编辑部直接联系,办理补订手续.邮发代号:3238 每册定价:8.00 元全年定价:96.00 元地址:浙江省杭州市文华路 50 号邮编:310012电话:057l 一 8893541788935347 传真:057l 一 8893541788935430Email:editorehinawaterteeh.eomhtto:/www.ehinawaterteeh.eom?83?
