刘帅
东莞常平粤海水务有限公司
摘要：在大力提倡建设资源节约型社会的今天，降低电能和水量的消耗，提高经济效益，是自来水厂的一个重要的问题。因此，自来水厂的节能降耗改造工作近年来受到广泛关注。本文以某供水厂为例，针对其存在的问题，提出了具体的节能降耗改造措施，最终达到降低能耗，节约资源的目的，其经验值得同类水厂降耗改造工作参考借鉴。
关键词：水厂；节能；改造；运行方式
引言
近年来，我国政府相继出台了一系列加强节能工作的政策措施，节能降耗工作被提到前所未有的高度，是当前各行各业的热点课题。自来水厂在实施生产的各环节中存在着不同程度的能量损耗，并因此而影响着自来水厂的经济运行和用能效益。下面就结合实例，详细说明在水厂中如何通过发现问题并经过技术改造，达到节能的目的，希望能提供经验大家借鉴。
一、修复过度磨损的水泵水封环
在开展水厂节能挖潜中对各个泵站的水泵效率进行摸底分析，发现某水厂取水泵房的水泵效率发生下降，从泵效测试结果来看，比对水泵工况曲线，小时流量降低了约300立方米。通过进一步查对泵房历史运行数据发现，效率下降现象与其前一段时间的取水泵房外取水格栅损坏修补时间相近，因此怀疑水泵在格栅损坏期间吸入异物造成水泵损坏。打开泵壳检查发现水泵的水封环间隙磨损超标，大部分水封环已磨损超过3毫米以上，个别磨损达到8毫米，远超过维护标准的0.25～1.10毫米。由于格栅损坏后，导致水泵从水源中吸入异物直径大于正常的泥沙粒径，加剧水泵内水封环磨损。水封环磨损超标将导致水泵内出水高压区到吸水低压区的泄流量増大，从而使得水泵效率大幅降低。
针对该问题，立刻对每台取水泵进行开盖检查，更换超限磨损的水封环。更换水封环后，取水泵站的水泵出水量恢复到了水泵额定性能曲线的正常水平。
二、改变水泵冷却运行条件
水泵轴承冷却原先从每侧均直接引流一组冷却水，冷却水经轴承后夏季水温温升0.8℃，但冷却水量调节已经很细，再调节将容易发生阀门堵塞。后选择把冷却水改为双侧返流使用，在驱动侧的轴承冷却水再供给非驱动侧，改造后温升1.6℃，整体不超过30℃，冷却水量却减少了一半，从而节约了相应冷却水的水资源费用以及加压能耗。
三、水泵泵壳及叶轮喷涂节能涂料
水厂配水泵站安装14SA-10A型和24SH-9A型双吸离心泵均为铸铁材质的水泵，这组水泵使用已经有10年以上，泵体内部锈蚀较为严重，泵壳凹凸不平，采用高分子超滑涂层对其进行节能改造，改造后经测试水泵能耗降低最大可达到10%。
分析节能原因：改造前泵壳打开可见泵壳内壁和叶轮表面已经严重锈蚀，其中泵壳部分表面锈蚀层达到1-2厘米，叶轮表面锈蚀深度有3-5毫米，通过喷砂打掉锈蚀层后，使用高分子涂料和填料进行抹平和喷涂处理，处理后表面粗糙度可达到Ra<0.1μm。通过超滑涂料处理后，泵壳以及叶轮表面粗糙度降低，水流通过时表面涡流现象将大幅降低，从而降低水力机械损失。这种处理对于老旧锈蚀的水泵具有明显效果，对本身粗糙度较低的不锈钢水泵效果相对较低，对于普通水泵机组一般也可以达到2%以上。
故此对于非不锈钢的水泵机组进行推广应用，统计数据如下：
其中第二批喷涂后出现水泵出水喘振现象，导致无法阀门全开运行，系统效率不升反降，故此但这属于极个别的现象，主要是喷涂后个别水泵在低扬程区域流量曲线与效率曲线形成双峰特性所引起的。除了这一项特例外，水厂旧水泵采用喷涂后多达十几种型号水泵效率都得到提升。
四、改进运行管理方式
水厂部分设备是分多期采购的，不同批次的设备之间可能存在性能差异，故此可以通过能效分析，寻找运行组合优化方式达到节能目标。
案例1、某水厂的内部提升泵站的提升轴流泵分两批采购，在装机后经运行统计比对发现，后一批采购的水泵效率要略高于前一批水泵，两者之间的效率相差在2.5～5%之间。
故此，通过比对历史数据，在日常开泵时，对水泵的开停机进行了优先级分级，日常供水负荷未达到最大值时可以优先启动第二批水泵，第一批水泵仅保持最低限度的运行。通过调控开停泵优先次序基本上达到主用机组全部都是高效泵组，而低效泵组仅作为备用机组使用，使得整个泵站的电耗有所下降。
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案例2、水泵泵站吸水井分为东西两侧，每侧配两台机组，合计4台水泵，由于两侧管路流量特性相似，以其中一侧为例，开单台机和开双台机组，则其泵站吸水井到出水总管回合段的水流流速相差一倍，而管路无论是动压头和阻力都是和流速的平方成正比。
故此根据如此分析，在开两台机时合理平均分配吸水井机组负荷流速将较负荷集中在一侧时低一半，管路摩擦及动压头损失相差4倍，实测两种不同运行方式之间水头损失相差超过0.7米，当取水管路越远时影响也将更明显。
通过工艺、设备综合分析，把找到的各项机组运行管理要求逐步细化，最终达到优化节能降耗的目的。
五、促进水厂节能降耗的相关对策
5.1采取多种措施，不断降低电能损耗
首先，要通过对泵站进行优化，不断降低水厂生产过程中的电能损耗。具体可以采用两种方式。第一，可以考虑进行进行水泵的优选，利用水泵的优选不断提高水厂泵站的运行效率，达到节约电能的目的。可以采用启发式方法、动态规划算法、图解法等水泵优选的方法。通过优选，可以在用水量和供水量发生变化时，使水厂的泵站运行始终保持较优的工作状态，以达到节约电能的目的。
其次，要不断优化水厂泵站的配电方案，不断降低水厂生产过程中的电能损耗。目前，我国大多数水厂的泵站的供电系统主要包括供电系统接线方案、供电容量、供电点、供电电压等。从总体上看，大多数水厂的泵站的供电系统比较落后，因此，有必要对水厂泵站的配电方案进行优化，具体可以从配电网无功补偿方案优化变压器选型、主电动机设计等方面来进行优化。
另外，要优化泵站变配电工程设计，不断降低水厂生产过程中的电能损耗。由于资金不足和技术落后等等方面的原因，目前，我国国内的一些水厂还在采用上个世纪90年代的泵站变配电工程设计，大量是用三角型接线度手动投切装置，在运行过程中的安全性和可靠性较差差。电容器组手动投切也难以起到有效的补偿作用，基本上达不到无功补偿以及节约电能的要求。因此，必须要不断优化泵站变配电工程设计，将手动授切改为自动授切，降低线路的损耗，减少电费的支出，以达到节约电能的目的。
最后，要不断降低电能损耗，必须有效清水池的电能损耗。一方面，我国各地的水厂要不断优化自来水厂清水池的设计，提高清水池有效容积。在设计清水池时，不但要从容量方面考虑，还要考虑通过抬高清水池内水位，达到节约能耗的目的。另一方面，要改进清水池的工作过程。要采用异水位的设计方法，抬高池内水位，使清水池具有水量调蓄和抬高水位双重作用。同时，目前我国很多水厂的清水池的工作过程比较落后，基本上都是采用活性碳吸附、反渗透、离子交换、微滤、电渗析等方法，消耗大量的电能。积极采用新的处理方法，减少能量损耗，降低水厂的生产运营成本。
5.2优化生产流程和生产工艺，不断降低药耗
首先，要不断降低矾耗。矾耗是自来水生产过程中的重要消耗之一，目前，我国的很多水厂采用的是手动加矾，在一定的程度上增加了矾耗。因此，可以考虑采用游动电流检测仪进行辅助手动加矾控制，利用游动电流检测仪分析滤后水浊度变化情况，并确定最佳的加矾，不但可以确保为用户提供质量稳定一致的自来水。在相同的滤后水水质下，还可以可以大大降低加矾量。
另外，针对矾耗过高的情况，还可以要求水厂的技术人员与运行人员对原水异常波动以及水处理过程及时进行技术分析，通过分析总结经验教训，提高处理水平，为处理类似情况打下了良好的基础。同时，还要积极对进行培训，不断提高水厂的技术人员与运行人员水处理技能，促进矾耗的不断降低。
其次，要不断水厂生产过程中的氯耗。目前我国大多数水厂采用是液氯消毒，要有效降低氯耗，必须采用其自动加氯系统。由前加氯与后加氯组成自动加氯系统，采用科学的流量比例控制。降低生产过程中的氯耗。必须避免不必要的氯气消耗，可以采用降低首次氯的投加，确保二次氯的投加，不但可以降低氯耗，还可以确保自来水管网持续消毒效果和出厂消毒效果。
结束语
总之，水厂节能工作需要从基本细节之处着眼，通过完善基础的运行维护标准和系统的能效数据统计分析，在不影响正常供水压力的前提下，制定出有效可行的节能方案，尽力在减少成本的情况下创造更大的经济利益，使水厂处于良好运行状态，这也是企业可持续发展的前提和基础。
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[3] 杜俐.水厂出水泵能耗分析及效率提高途径.中国市政工程，2010.09.
[4] 潘春华，浅谈给水厂技术节能改造措施.科技资讯，2014.07.
论文作者:刘帅
论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期
论文发表时间:2018/10/19
标签：水泵论文; 水厂论文; 泵站论文; 电能论文; 目的论文; 节能降耗论文; 自来水厂论文; 《防护工程》2018年第12期论文;