天津市排水管理处 天津 300381
摘要：新时期背景下，科学技术的发展速度不断加快，一定程度上提高了物质生活水平，对于环境保护以及可持续发展的关注度也随之增加，社会发展呈现出资源节约型与环境友好型的趋势。在这种情况下，必须要尽量减少资源消耗以及浪费。在处理水污染的过程中，泵站的作用十分重要，特别在收集并、排放污水方面，促进了城市建设。由于能源消耗总量在不断减少，所以，必须要在探索新能源的基础上，对节能降耗的问题给予高度重视。而国内泵站工程的效率始终不高，存在一定的问题，严重影响了泵站的工作效益。基于此，文章以泵站污水处理为研究重点，阐述了相应的节能方法，以供参考。
关键词：污水提升泵站；节能方法；探讨
市政建设过程中，生活污水治理工作取得了理想的发展成绩，而人们也更加关注环境保护以及可持续发展的问题。在城市中，污水处理系统是由若干污水处理厂组成的，若系统规模较大，还需要更多污水处理厂。所以，污水泵站节能运行及科学的组合优化十分重要，能够有效地减轻污染，实现节能的目标。
一、污水提升泵站能耗解构
根据环保要求，国家已经颁布污水排放标准，而污水处理泵站的建设数量也不断增加。在污水泵站实际运行的过程中，有诸多配置会消耗能量，典型的就是动力机、管道、出水池以及污水泵等等，同时，还包括了辅助性设备与电气设备。以下将重点阐述泵站动力机与污水泵的能源消耗，希望有所帮助。
（一）泵站动力机能耗
柴油机与电动机都属于动力机，其中，电动机能耗主要包括了机械损耗、铜铁损耗以及杂散损耗。而机械损耗和铁损属于恒定的损耗，和负荷大小并无关联，但是，转子绕组、杂散损耗与定子损耗会按照负荷的大小变化，属于可变的损耗[1]。可变损耗会根据电动机增加而变大，若输出功率负荷有所降低，减少了电动机损耗，但同样会影响电动机运行速度，而电动机效率会根据负荷降低而减少，特别是负荷系数。也就是说，当实际输出的功率和额定功率比值不超过0.5的情况下，电动机效率会迅速地降低。
（二）污水泵的能耗
水力损失、容积损失与机械损失都是污水泵能耗，而实际损失状况会根据工况改变而变化。通过观察污水泵性能曲线可以了解到，当工况额定的情况下，效率相对较高，但是，如果与额定工况相互偏离，污水泵效率则会随之降低。
二、现阶段污水提升泵站能耗问题研究
在污水提升泵站实际运行管理的过程中，存在较多的问题。第一，大部分污水提升泵始终沿用恒速排水这一基本原理，所以，很难保证入口与出口流量相等，最终导致深井抽水浪费情况严重[2]。第二，各泵站之间存在一定的区别，因而在连接方面缺乏协调性，无法保证全部泵站污水池的排量以及排出流量处于平衡的状态，进而导致污水外溢亦或是大耗能抽水问题频繁出现。第三，由于国内污水排放检测的控制手段单一性严重，在控制泵站系统管网容纳以及污水排放污染方面的力度不到位，仅仅处于局部层面。第四，系统模型研究不全面，在分析节电机理方面也只是将水裂变频调速带电概念作为重点，却并未深入探讨泵站管网系统与相互回流对于排水节电产生的影响，导致泵站的运行始终处于能耗较高的状态。
现阶段，城市规模快速扩大，受到原有排水系统扩容制约等因素的影响，不仅要对污水管网输送效率予以有效地改善，同样还应当在降低环保污染的基础上尽量减少能源的消耗量[3]。一般来讲，污水管网的水都是降水或者是管道损漏，但是由于因素复杂性极强，因而流量并不稳定，且具有滞后性以及非线性的特点，而且也是离能耗系统中的一种。
三、污水提升泵站的节能方法
污水提升泵站与管网排污系统都具有一定的复杂性，基于人们生产与生活污水量的增加，受原有排水系统的制约，不得不改善污水管网的输送工作。其中，大型污水提升泵站受到流量、扬程等因素的影响，根据时间的变化而不断增加，所以，水泵的运行会与高效区相偏离。特别是大型污水泵站，其选择使用的机组以及调节运行的方式，在机组安全运行以及能源节省方面都发挥着重要的作用。
（一）水泵节能方法
在污水提升泵站中，水泵是十分重要的设备，而水泵效率同样也是装置效率不可缺少的部分。因此，效率高低对于泵站装置的效率与能耗存在直接的联系，必须要对水泵效率予以严格地控制[4]。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其中， 代表水泵的效率， 代表水泵的有效功率， 代表泵轴的功率，为此，可以用以下公式表示出来，即： 。但是，水泵运行过程中，必然会出现较大的损失，所以，有效功率始终要小于轴功率，而在理论方面，水泵功率是难以实现100%的。为此，必须要尽量将系统内部的损失减少，才能够实现水泵效率的增强。而机械损失、容积损失以及水力损失是水泵内损失的重要组成，要想实现水泵效率的提升，就应当降低泵内的损失，尽量将上述三种损失减少。然而，对以上损失产生影响的因素较多，所以节能的途径也更多，下文将以型号选择与组合台数优化控制角度出发展开分析。
在水泵选型方面，必须要严格遵循特定原则，具体内容需要充分考虑生产需求，尽量与排水流量相适应，确保水泵能够在高效范围之内实现运转，且水泵在长期运行过程中效率最好且能耗最低，有效地节省运行的费用。若扬程处于不良状态，在水泵机组运行方面，电机不允许超载且要保证机组不振动。其中，选择使用的水泵应确保安装、运输及操作维修方面便利[5]。另外，在选择的过程中，必须要充分考虑设计年份扬程与流量因素，尽量采用中等年份流量与扬程水泵，针对方案经济性以及合理性展开对比，综合衡量设计流量以及经济节能的相关要求。
对于组合泵优化控制而言，污水提升泵包括串联与并联运行两种。其中，水泵并联输水的最突出特点就是在其中一台泵损坏的情况下不会对其他的水泵产生不利的影响。在这种情况下，可以实现泵站运行调度的灵活性，进而提高供水稳定程度。在优化组合泵方面应严格遵循相关性原则，为了降低污水成本，就必须要尽可能减少电能的损耗，使得泵站运行的更加灵活，尽量减少机械摩擦而不断增加水泵机组使用的时间，最终达到提升系统安全可靠性的目标[6]。
（二）泵站前池与出水池节能方法
泵站在实际运行过程中，进水前池与出水池流态会发生一定的改变。如果前池的设计不合理，亦或是水泵吸水管的淹没深度不到位，就会增加旋涡与回流的几率，严重影响水泵运行效率。
对于出水池的节能问题来讲，主要的内容就是控制出水池的围堰闸，保证围堰闸高度和固定围堰高度比例调整成固定差值，也就是说，泵水能源消耗就可以减少，成为 。与此同时，将附加扬程消除掉，并合理运用恒速排水的方式，若在运行的过程中排水持续且排水量较大，则会出现严重的污水滞留问题。要想有效地减少周边扬程能量的损耗，还可以使用变频调速水泵，亦或是将围堰闸高度降低，进而将对于附加扬程带来的影响消除掉[7]。在对变频调速原理进行研究的过程中，可以了解到电动机调速中，磁通量不发生改变这一因素是最重要的，所以，交流异步电动机称磁通量就是有机合成转子磁和定子。其中，异步电动机电势方程可以表示为： ， 。若对定子压降的作用忽视，则可以用以下方程式表示出来，即： 。根据以上研究与分析，为了保证电动机磁通量是恒定的，就一定要保证定子电压在频率的变化下呈正比例变化关系，也就是说一定要将恒磁通变频调速进行合理地控制。
结束语：
综上所述，上文对污水提升泵站的节能方法进行了相关的分析，此外也有很多创新的方法，可以在设置污水泵站的时候选择在低洼位置，以保证可以向江河直接排放，尽可能节省雨水处理的能源消耗成本。另外，应充分考虑天气和季节状况对流量进行准确地预测，并合理地采用相应的措施，对设备运行的速度与频率进行适当地调整，尽可能地减少无用运行状况。总的来讲，国内大部分城市都积极采取了不同种类的污水处理方式，因而污水提升泵站的建设数量也不断提高。在此背景下，深入探讨污水泵站的节能优化运行也更具实际意义。
参考文献：
[1]史雅文.污水提升泵站节能方法的探讨[J].建筑工程技术与设计,2015(32):1491-1491.
[2]张莉,黄博.小城镇污水提升泵站设计技术研究[J].中国房地产业,2016(9):199-200.
[3]周婷,朱义超.城市污水处理厂节能降耗途径研究[J].资源节约与环保,2015(2):35-36.
[4]乔文如,田伟.浅述城市污水处理厂的节能降耗[J].建筑工程技术与设计,2015(11):2053.
[5]彭小玉,秦斌,王欣等.污水处理厂提升泵站稳流节能优化控制系统[J].湖南工业大学学报,2016,30(2):84-89.
[6]姬莉霞,马建红.污水处理泵站智能节能控制方法研究与仿真[J].计算机仿真,2012,29(12):270-273.
[7]刘郁.丹东城市排水现状、排水规划及建设进展[J].科技创新与应用,2016(18):159-159.
论文作者:常臻
论文发表刊物:《基层建设》2017年4期
论文发表时间:2017/5/22
标签：泵站论文; 污水论文; 水泵论文; 节能论文; 效率论文; 污水处理论文; 扬程论文; 《基层建设》2017年4期论文;