引水工程加压泵站节能设计

收稿日期：!""! # "$ # !" 作者简介：吴可德，男，福建省水利规划院，高级 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师。 文章编号：$""$ # %$&’（!""!）"( # ""%% # ") 引水工程加压泵站节能设计 吴 可 德 （福建省水利规划院，福建 福州 )("""$） 摘要：提供原水的加压泵站往往存在着变扬程、变流量的运行方式，当变幅达到一定时，就存在着节能的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 马尾区白眉水库供水工程就是这类型的工程，以该泵站为例，详细研究节能方案的思路，认为应用变速调节供 水具有巨大优势，设计推荐应用变速调节技术。精心研讨优化方案，机电设备配套。最后提出符合工程实践的 泵型。 关 键 词：加压泵站；节能设计；方案论证与优化；变频转动装置；白眉水库 中图分类号：*+,&( 文献标识码：- ! 设计方案的确定 在两个方案技术上均可行时，往往采用抵偿年限 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 或其 它类似的方法进行比较。例如：方案 $，成本费 !$，机电设备投 资 "$，年电费支出 #$；方案!，成本费 !!，机电设备投资 "!，年电 费支出 #!。 当 !$ # !! .（"$ # "!）! /（#$ / #!）0 "时方案 !优，其 中!为年折旧率。 对白眉泵站，机电方案存在定速与变速运行的两种方案。 主要机电设备报价如下。 水泵：!"1-2 # $"，,3(万元4台，共 )台套（方案 $、!）。 电机：566%(" # , ("" 784, """ +，$$3 , 万元4台，共 ) 台套 （方案 $），5*2%(" # ,（变频）4,," +，$,3 !&万元4台，共 )台套（方 案 !）。 变频传动装置：,)" 7+-4,," +，((万元4台，共 )台套（方案 !）。 主机安装费取平均值：$’9。 变频器安装费取：$"9（调试费含在厂家设备费中）。 机电设备折旧率取：%9（不计残值，使用年限 !( :）。 工程静态回收年限：,3( :（含建设期）。 电价按物委公布："3(,!元478·;。 综合贷款年利率：<3,$9。 建设年限：!3( :（按 ) :计息）。 计算得：定速方案 "$ .（,3( / $$3,）=（$’9 / <3,$9 = ) / $）. !,3!$万元 变速方案 "$ .（,3( / $,3!&）=（$’9 / <3,$9 = ) / $）/ (( =（$"9 / $ / <3,$9 = )）. )!3’< / &%3&$ . $"&3,’万元 年电费按设计水平年日供水 $"万>)，并按水库平均水位预 测 #$ . )%(3(万元（日耗电 $, <%% 78;） #! . $’%3,,万元（日耗电 ’ %’" 78;） ? !$ # !! . $（"$ # "!）! /（#$ # #!） . ) =（!,3!$ # $"&3,’）= %9 /（)%(3( # $’%3,,） . # ’3&< / $("3<% . $%$3",万元 $ . )台 可见本工程应用变速调节供水具有巨大优势，设计应推荐 应用变速调节技术。 " 白眉水库供水工程机电方案 " #! 工程参数 水库设计正常水位4最低水位 )’3< >4$) > 设计引用流量 $3)’ >) 4@ 水库平均水位 )"3, > 水处理厂储水池水位 (!3$ > 取水口至泵站管路长度 ((" > 输水洞径4长度 A! )"" >>4&3, 7> 钢管直径4总长 A$ !"" >>4%3( 7> 最大沿程损失 $%3’ > 设计最大扬程 (% > " #" 泵类节能原理 水泵的流量、扬程与转速有如下关系： %$ %! . $$ $! &$ &! .（ $$ $! ）! 当扬程和流量变化时轴功率 ’: 随之变化。用公式 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达为 ’($ ’(! . &$ %$ &! %! .（ $$ $! ）) （忽略效率变化） 式中 %为流量（>) 4@）；&为扬程（>）；’: 为水泵功率；$为转速。 ’($、&$、%$、$$；’(!、&!、%!、$! 为两种不同运行工况的参 第 ))卷 第 (期 人 民 长 江 +BC3))，DB3 ( ! " " !年 ( 月 5:EFGHI JKLIM N:O， !""! 万方数据 数。 因此只要调整水泵的转速就能达到调整抽水工况，并引起 所需轴功率的变化，它是转速的 !次方。通常选择水泵的额定 参数应能满足最大流量和最高扬程时的最大工况点，对于白眉 水库扬程变幅达到 !!"# $的工程，它的大部份时间将运行在平 均水库水位，或正常蓄水位附近，投产期间引用流量又较小，供 水量也有峰谷的变化，显然所需的轴功率不会一直在最大流量 和最高扬程的最大工况点，在不改变管道特性的情况下，通过改 变水泵转速，适应泵站管道的特性，也因此改变了能耗和节能。 预测供原水成本为 %"&’元($!。 ! 泵站水泵管道特性曲线 按推荐的泵型 &%)*+ , ’%及其参数绘制单台运行及两台并 联运行的水泵 ! - " 曲线。经过换算绘制适应平均扬程转速 .!/ 0($12的水泵 ! - "曲线，以及适应最低扬程转速 /## 0($12 的水泵 ! - "曲线，再根据水工设计的管道数据，绘出死水位， 正常水位，平均水库水位的 !需 - "曲线，以正常水位和死水位 的 !需 - "为泵站运行扬程上下限，与 %"!! - ’"!3 $! (4流量变 幅形成泵站运行区域，投入水泵台数由气蚀及泵效率确定。该 管道特性曲线见图 ’。图中可见两台泵并联后，运行的工况基 本上控制泵站运行区的 3%5，在远期某些时候为了获得适当效 率时才需 !台泵同时投入运行。 能否优化，如果将水泵的额定转速时的工况点下移到满足 水库平均水位的供水流量，通过变速运行适应库区内最大水位 变幅和供水流量变化范围的要求，这样就可极大改善了水泵的 运行工况，避免了单向（向下）调速运行的不利因素，特别是供水 流量较低时引起水泵内部环流较大的损失。这个方案的可行性 基于：! 采用变频传动设备可以实现；" 水泵机组本身要能适 应这样的工况。这种泵型是 &%)*+ , ’/，但它必须保证机械性 能满足最大运行工况而不受破坏，因此实际使用的将是 &%)*+ , ’/加强型水泵。在征求一些厂家的意见，得到肯定的答复之 后按 &%)*+ , ’/水泵重新制作泵站水泵管道系统特性曲线，如 图 &。该方案最大优点是两台水泵的运行区全部覆盖了泵站近 远期的工作区域，并使水泵的运行特性明显改善。整个高效区 贯穿了泵站各个流量区段。采用基本转速上、下调速方式解决 调节水量、扬程的设计原理是可行的。 " 电动机和传动设备 " #$ 电动机组 按水力机械计算的轴功率 #6（$67） 8 //! 9:，（在 $ 8 ’ &;% 0($12）按配套原则，确定为 ;%% 9:。 从调速原理上看，本工程采用有级调速也是可以节省相当 电能的，水泵要求最低转速 ..% 0($12，最高 ’ &&; 0($12，采用 /极 (#极变换可以满足最高扬程区域运行工况，且保证大部份最优 工况内可以调节。但必须配合闸门调节。方案的优点是电机控 制简单，投资增加不多。缺点是不能满足水泵的所有工况，节能 不充分（估计最多能得到无级调速的 /%5）。电机在低速运行 时功率因数较低。因此电机变极方案首轮比选便被淘汰。 采用无级调速可用调节电机转子电势的串级调速设备和改 变供电频率的变频传动装置方案。串级调速设备可以满足大部 分运行区。若采用电机为 /极，异步转速约为 ’ /;% 0($12，下调 低限转速控制在 .%5 $< ，约为 #;% 0($12，理论讲低同步串调也 可以调到 ;%5的额定转速（=!% 0($12），其次由于串调运行时，电 机将有 ’="/5的力矩损耗，选择电机还要增加 ’;5左右的容 量。这对泵站主变极为不利，也将因此多付基本电费。再之串 级调速投入后（尤其在低转速）功率因数非常低，需要大量无功 补偿。加上本地区供电电压不稳定，低电压运行时可能有更大 的转矩损失。采用变频调速启动特性极好，可以 % >?满转矩启 动，且可以小于额定电流起动，使主变几乎与电机的容量相同。 变频器的输出波形非常接近正弦波，不需要特殊处理。但变频 器只有高压型，价格较贵。综合比较后，最后选定采用变频调 速。并推荐应用鼠笼型异步变频电动机，此电机适合变频器调 速运行。 由于泵站装设 ! 台机组（! @ ;%% 9:），远期也只需 & 台运 行，所以采用降压（电网 ’% 9A）配电可使装机减少从而基本电费 节省许多，用 .、%" .. 9A两种电压比较，%" .. 9A供电对电机及 变频器都有技术上和经济上的好处，表 ’是电机电压方案比较。 表 $ 电机电压方案比较 电机电压(9A 电机价格(万元 传动装置价格(万元 差价(万元 . && ’’%（或 ’/万 B)C） %".. ’= ;; , .% 注：上表未计入配电设备的差价。 图 $ 泵站水泵管道系统特性曲线 ;/第 ;期 吴可德：引水工程加压泵站节能设计 万方数据 图 ! 泵站水泵管道系统特性曲线 因此，白眉工程主泵电动机 !"" #$，应用 %%" &是适合的。 " #! 变频传动装置 负载匹配。电动机每个制造厂都会提供 ’ 个负载容量曲 线，是输出频率与负载转矩的关系。一般应用如风机、泵类只要 应用其中的曲线 ’。选择变频器的输出功率以最高输出频率时 能传动的负载为可行。单台水泵轴功率（最大）为 (() #$，转动 装置需要在 %*+! ,-弱磁区运行。其负载系数约为 "+ .’，负载 匹配计算如下： 水泵最大轴功率 !/： !/ 0 (() #$ 电动机效率损耗!!： !! 0 !"" 1 !2 0 *! #$ 变频器净负载 !传： !传 0 !/ 3!! 0 (%. #$ 变频器在 %*+! ,-的负载系数： 约为 "+.’ 变频器效率： "+4. 变频器功率因数： "+45 变频器装置功率 !： ! ! !传 6" +.’ 1 "+4. 1 "+45 0 %"5 #&7 按系列产品选择 %)" #&7等级是可以保证变频器长期使 用。 此外传动装置具有短时 ’"2过载运行能力。也保证了传 动装置的安全运行。 根据设备招标情况最后选定： 水泵型号： *"879 : ’( 长沙水泵厂 电动机： ;<9(!" : %6!"" #$ 兰州电机厂（变频电机） 变频器： %8=5’)!（电压源型） 西门子 $ 运行情况和结束语 根据 *""’年 ’’月 ’*日在 )号机上实测： 在平均扬程 ** >，平均流量 "+%’ >) 6?下，单位水电耗 * .%"6 )! ’(% 0 "+".’(（#$·@6>)），按 "+ !%*元6（#$·@），单位水量电费 "+"(!元6>)。 若不调速运行，应用 *"879 : ’"7泵的扬程将为 !" >，耗电： " 0 ’"""#$’"*"’"* 1 ’% 0 ’""" 1 !" 1 "+%’’"* 1 "+.% 1 "+4! 1 ’% 0 ! .%" #$·@ 单位水量耗电 "+’%( #$@6>)，折电费 "+"4*元6>)。 这是试产期的运用效果，与设计预测相近。 白眉水库供水工程于 *""’年 4月 .日正式启动投入试运 行，至 ’’月 ’*日我们回访的 *个月里共抽水 ))!万 >)（机组轮 流运行），平均每天抽水 !+ *)(万 >)。工程已经产生了效益，按 理论的供水价格 "+ %元6>) 计算，直接效益 *""余万元；开发区 内综合社会效益每立方米约 *+ (元，社会效益也是明显的。这 是初期的效益，随着供水量的增加，白眉供水的重要性和效益将 日益明显。 """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" （编辑：李梅青） ·简 讯· 北京开工建设防沙治沙绿色屏障 北京近郊一处最大的“绿色平台”，永定河滞洪水库库区和 堤防两边绿化工程全面开工，*""* 年春完成绿化面积 )4.+ ( @>*，植树 )%+5万株。 永定河行洪河道是北京五大风沙危害区之一，每年冬春季 节，西北风顺河谷而下，沿岸风沙弥漫，危害非常严重。加固河 道两岸大堤，搞好河道两侧的绿化，既是确保永定河行洪安全的 需要，也是绿化首都、构建防风固沙绿色生态屏障工程的需要。 永定河绿化规划范围北起门头沟黑水河口，南至大兴崔指 挥营，全长 5.+* #>。横向范围为永定河两岸大堤的堤顶、内外 堤坡及堤防两侧各 )" >管理范围内的区域。在此范围内种植 护堤林地绿化面积 !’"+ . @>*，植树 !*+ .万株。滞洪水库绿化 面积 ’.’+) @>*，植树 *"+!万株。工程实施后，永定河滞洪水库 可新增和恢复林地面积 %4*+ ’ @>*，总面积将达到 ’ !"’+ 4 @>*， 形成完整的京城西南平原地区防沙治沙的绿色生态屏障，减少 京城的沙尘污染，进一步改善市民的生活居住环境。 （长 江） %( 人 民 长 江 *""*年 万方数据 引水工程加压泵站节能设计 作者： 吴可德 作者单位： 福建省水利规划院,福建,福州,350001 刊名： 人民长江 英文刊名： YANGTZE RIVER 年，卷(期)： 2002，33(5) 被引用次数： 0次 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_rmcj200205018.aspx 授权使用：段春平(wfhhgh)，授权号：ff909fef-c909-4273-ae22-9e4f011958b2 下载时间：2010年12月17日