上海城投水务（集团）有限公司自来水业务受理分公司 上海 200042
摘要：本文与能耗有关的外部条件流量Q、压力H、时间t、流体重度γ、系统输入功率P和管网水力坡降i，通过无量纲导出函数G0。以上海市某水厂供水系统作为典型的研究对象，以能耗评价模型对输水管网和管网泵站进行消耗分析发现：1）供水泵房的能耗较高，具有较大的节能潜力；2）管网输水能力很富余，水头损失较少；3）管网泵站能耗不甚理想，但由于管网的容量较为富余，输水过程中的水头损失较少，整个系统的能耗尚处于较低的水准。
关键词：供水系统;输配水;能耗评价模型;供水泵站
Application of Energy Consumption Evaluation Model of Water Transfer and Distribution to Analysis of Actual Water Supply System
HU Yuhui
（Shanghai City Water Supply (Group) Co., Ltd. Tap Water Business Acceptance Branch，Shanghai 200042）
Abstract：In this paper, the external conditions related to energy consumption, such as flow pressure , time , fluid gravity gamma, system input power and hydraulic gradient are discussed, and the dimensionless derivation function G0 is given. Taking the water supply system of a waterworks in Shanghai as a typical object of study, the consumption analysis of the water supply network and the pumping station of the pipeline network based on the energy consumption evaluation model shows that：1) the energy consumption of the water supply pump house is high and has great energy-saving potential; 2) the water transmission capacity of the pipeline network is superfluous and the head loss is small; 3) the energy consumption of the pumping station of the pipeline network is not ideal, but because the capacity of the pipeline network is superfluous, the water transmission process is very complicated. The head loss is less, and the energy consumption of the whole system is still at a low level.
Keyword：Water Supply System; Water distribution and distribution; Energy consumption evaluation model; Water supply pumping station
近年来，我国城市供水量和供水规模迅猛增加。据统计资料，2000年，我国总用电量为1.35×1012kWh，工业总耗电量为0.97×1012kWh，其中供水行业的用电量达1.45×1010kWh，供水行业的用电量占全国总用电量的1.08%，占工业用电量的1.51%[1]。建设部颁布的我国《城市供水行业2000年技术进步发展规划》中提出了“二提高、三降低”的供水目标，将“降低低能耗”放在了“三降低”的首位，并在我国《城市供水行业2010年技术进步发展规划》中再次明确提出：供水企业技术进步的核心是积极采取实用的先进技术与经验，以较低的投资和运行成本，有效的完成提高水质和保证水量的要求[3]。对城市供水系统进行节能和优化的研究，降低能耗作为我国供水行业的目标之一，是提高供水企业经济效益的重要手段，也是缓解我国当前用电紧张的重要措施，能够促进我国供水事业的健康、快速发展，具有重要的经济和社会意义。
目前对于节能的研究仅限于泵站或仅限于制水，且缺乏宏观的控制指标，鉴于输配水过程对于整个供水系统的能耗意义重大，本文旨在建立一个较为简单且与实际拟合度较好的能耗分析办法，并且初步提出输配水过程的控制性指标。
以典型区域的供水系统为研究对象，针对供水系统中输配水管网的能耗进行分析，提出科学、合理、先进、可行的能耗评价办法，对现状输配水管网的能耗水平进行评价，以用于后期指导系统的改造和水泵运行。
1 输配水能耗评价模型
输配水过程中的能耗相关的外部条件主要有：流量Q、压力H、时间t、流体重度γ、系统输入功率P和管网水力坡降i等，则能耗水平G可看做是Q、H、t、γ、P和i的函数，即
G=f（Q，H，t，γ，P，i） （1.1）
G0=
ηi——第i个泵站水泵机组的效率，i=1，2，…，n；
式1.5根据各个泵站的提升能量（流量和扬程的乘积），对所有泵站的能耗进行了加权平均，改进后的G01值能较全面的反映整个供水系统中泵站的能耗水平，也可作为合理布置供水系统的一项参考指标。
2典型供水系统输配水能耗水平分析与评价
以上海市某水厂输水系统作为研究对象，对其进行输配水能耗水平分析。
2.1水厂输水系统简述
1.水厂：该水厂供水能力30万m3/d，该水厂主要向区域的西部地区以及南部等地区供水。2014年、2015年和2016年该厂最高日供水量分别为25万m3/d、28万m3/d和30万m3/d。
2.泵站：水厂供水范围内共包括8座市政泵站，详见表1。
表1.水厂范围内泵站
图1 水厂主要输水管网分布图
为简化计算模型，沿主要输水管方向统计管网中8个泵站与水厂的最短距离，见表2。
表2. 水厂范围内泵站与水厂输水距离
将上表中数据与系统G0目标限定值比对，可见2014年和2015年各有2个月的G0值符合要求，其余月份均低于目标限定值。这说明，虽然泵站的能耗不甚理想，但由于管网的容量较为富余，输水过程中的水头损失较少，整个系统的能耗尚处于较低的水准。
3 结论
（1）与能耗有关的外部条件流量Q、压力H、时间t、流体重度γ、系统输入功率P和管网水力坡降i通过无量纲导出函数G0，代表单位流量流体提升单位扬程时的输入功率与水力坡降的乘积，而对于各个泵站的提升能量（流量和扬程的乘积），对所有泵站的能耗进行了加权平均。
（2）以上海市某水厂供水系统作为典型的研究对象，以能耗评价模型对输水管网和管网泵站进行消耗分析发现：a）供水泵房的能耗较高，具有较大的节能潜力；b）管网输水能力很富余，水头损失较少；c）管网泵站能耗不甚理想；
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论文作者:胡宇辉
论文发表刊物:《防护工程》2019年第5期
论文发表时间:2019/6/18
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