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【摘 要】泵站是供水行业的主要生产组成部分，在其在运行中耗电量却占成本的40%，只有在供水泵站设计中采取节能措施，才能提高城市供水生产企业生产效率。
【关键词】泵站设计；节能；措施
我国由于能源不足已经严重影响国民经济发展，能源形势非常严峻。因此，在加速开发新能源的同时，研究并推广各种节能措施，合理使用现有能源，已是当务之急。为了确保泵站工程的可靠、安全、经济运行，并尽可能减少能源消耗，降低水费成本，更好发挥泵站经济效益、社会效益和生态环境效益，搞好泵站节能是关键。
一.合理选用水泵
排水泵站在水质上的特殊性，决定大多选用专用的立式污水泵，轴流泵和潜水排污泵。水泵选型时除了要满足排水在扬程和流量上的要求外，必须考虑效率向题，应使所选水泵长期运行中平均工作效率最高。使所选水泵在平均扬程或设计扬程下运行时，其效率尽量接近最高效率。即使水泵在可能出现的最低、最高扬程时效率较低，但由于它们出现的机率很小，所以对能耗的影响也不大。在实际选泵的过程中，选出的泵所能提供的流量和扬程无需与管路所要求的流量，和扬程完全相符。选泵同时，一定要使泵的汽蚀性能满足使用要求，具体地说，就是正确确定泵的几何安装高度。如果几何安装高度不合适，由于汽蚀的原因，会限制流量的增加，从而导致性能达不到设计要求。有的安装人员对泵的理论性能不甚了解，不会也从不去计算泵的允许安装高度，只按照过去的经验去确定泵的安装高度；还有的安装人员认为泵的扬程越大，安装高度就越高；或者由于对吸入管路系统阻力损失估计不足，介质的温度波动估计不足，吸入池液面水位变化估计不足等原因，使得泵处于潜在汽蚀状态下运行，造成泵的损坏较快，或者发生汽蚀，不能工作。因此，积极开展泵的可靠性研究，进行可靠性设计、可靠性试验和可靠性管理，以提高泵的可靠度和平均寿命，是泵本身节能的重要组成部分。
二.提高水泵效率
保证安全质量。当安装精度不符合要求时，不仅振动加剧，磨损加速，也会使水泵效率降低。另外，应有正确的安装高程。如果水泵安装太高，水泵肢发生气蚀，不仅使机组振动和噪音加剧，而且，还会使效率大幅度下降，甚至抽不上水。
提高加工精度。粗糙的过流壁面会使水力损失增加，效率降低。有关试验表明：铸铁泵体内壁的粗糙面涂漆后，水泵效率比未涂漆的效率高2%～4%。叶轮盖板和泵体内壁过流部分的粗糙面用砂轮磨光后，水泵效率可提高2%一4%。对叶轮片打磨后，水泵效率可提高5%～6%。这种费工少、收效大的工作值得提倡。
三.在电气设计中的节能措施
1、节能技术原理
利用目标电耗节能控制技术，使输送水系统在耗电量最小的运行状况下运行，即可使该输送水系统生产运行的耗电量最少。它的基础是在输送水系统中，存在着一个与系统运行状况（系统运行参数）相对应的吨水耗电量（Kw.h/m3）的最小值。目标电耗节能控制技术最重要特点：是给出输送水系统输送水的电单耗最小值，以及相应的水泵运行搭配策略和调速策略。用此技术对输送水系统进行节能技术改造，即可得到最大的节电量和节能效益，实现输送水系统的经济运行。
2、变压器和电动机的选择电动机和变压器的能耗占泵站能耗的比重最大。因此，电动机和变压器的合理选择是泵站节能降耗的重点。根据泵站的使用性能变压器的容量选择要恰当，既不能过大（增加一次性投资，加大损耗），也不能过小（无法满足用电要求，损耗也往往偏高）。电动机的额定功率与水泵最大轴功率之比值，称为电机配套系数，一般取1.05～1.15（甚至1.20），但不宜超过1.20，以免造成浪费。减少电机的电能损耗的主要途径是提高电动机的效率和功率因数。
3、变压器的台数。合理的确定变压器的台数，可以兼顾灵活性和经济性两个方面，一般选一台（或两台）主变压器，以保证泵站运行时供电（选两台可提高供电可靠性，并且可视负荷的变化而确定投运一台或两台，以节约变损）。当泵站装机台数较多（一般多于5台），负荷波动大且间隔的时间长，可考虑多台变压器，以提高运行的灵活性，减少低压配电线路的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量；一般在满足最大负荷用电需要和电动机启动时电压降低要求的前提下，尽量使变压器长时间运行在负荷率左右，因为这时候变压器的效率最高，能耗最少，有利节能。在泵站单机容量较大、负荷集中且运行合理时，亦可选用较大容量的单台变压器；在泵站装机容量小，负荷波动大的情况还可以通过选用调容变压器来减少电能损耗。
4、导体和电缆的选择
导体和电缆截面的大小，直接影响投资及电能损耗的大小：为了节约有色金属和减少投资，截面尽可能选得小一些，但电能损耗会增大；反过来说，尽管电能损耗能减少，但有色金属投资和耗用量都随之增大。因此导体、电缆的截面除了满足规范要求外，还应该在投资、电能损耗、有色金属消耗与之间达到一个最优选择。
三、配电形式的确定
高压配电设备可选用户外或户内设备，在实践中，主要根据变电站用地范围及主、副厂房空间的限制，考虑经济性来确定。应在供电可靠性满足要求的前提下，尽量选择离泵站距离近、输电工程投资少的电源点，以便节约运行中的线路损耗。无论采用何种形式，都必须考虑使配电设备尽量接近负荷中心，以缩短配电线路，降低线路的电能损耗、电压损耗和有色金属的消耗量。供配电系统中的电缆线路，应尽量避免或减少迂回供电，尽量减少电缆的长度，避免接头。电缆芯线宜按经济电流密度原则选择，以节约配电网络的线损。
四、确定启动方式
直接启动设备简单，启动速度快，但是危害很大，造成对电网冲击，给设备的安全可靠运行带来威胁，缩短其使用寿命；和传统减压启动方式比起来，软启动器以体积小，转矩可以调节、启动平稳、冲击小并具有软停机功能等优点在泵站使用中得到了越来越多的应用。同时过大的启动电流一般会使电机绕组发热，加快绝缘老化的速度，以致于影响了电机的寿命，造成了泵站巨大的启动能量损耗，尤其当频繁起停时更是如此。对于转矩可以调节、冲击小、软启动器以体积小、启动平稳并具有软停机功能启动设备的优点，由于其无冲击电流，可无级并地自由调整到最好的启动电流，因此非常适用各种泵类负载。
五、合理选配无功功率补偿装置
提高功率因素对降低电能损耗、提高供电质量具有重要意义。一般情况下应通过合理选择设备，提高自然功率因素来实现，在不能满足要求时或者代价太高时，必须通过进行无功补偿，提高负载和系统的功率因数，减少设备容量和功率损耗，稳定电压，提高供电质量。
综述，可以总结为以下几点：①无功功率补偿用的电容器容量应使电能计量点处补偿后的感性功率因数达到0.95以上，无需达到1.0，不必过补偿。②电容器应尽量采用分步自动投切的装置。分路不宜过多和过少，分步不宜过细。③电容器尽量采取分散就地配置的原则。必要时也可在泵站集中补偿。④电容器要尽量选用优质、低耗、环保型新产品。
结语：泵站设计中的节能方法，整合起来有很多因素，电能作为二次能源，供需矛盾近年来越来越突出，节电降耗迫在眉睫。在泵站設计中，在供水企业的生产成本控制方面是大有潜力的。
参考文献：
[1]许高智，姚卫东。给水厂的节能措施[J].可再生能源.2008（04）
[2]陈红春。住宅能耗现状及节能措施[J].南方建筑.2006（02）
[3]王智为。水厂水泵运行的节能问题探讨[J].科技资讯.2007（01）
[4]曹力群。城市排水泵站开启台数及节能优化研究[J].中国水运（下半月）.2009（08）
【关键词】泵站设计；节能；措施
我国由于能源不足已经严重影响国民经济发展，能源形势非常严峻。因此，在加速开发新能源的同时，研究并推广各种节能措施，合理使用现有能源，已是当务之急。为了确保泵站工程的可靠、安全、经济运行，并尽可能减少能源消耗，降低水费成本，更好发挥泵站经济效益、社会效益和生态环境效益，搞好泵站节能是关键。
一.合理选用水泵
排水泵站在水质上的特殊性，决定大多选用专用的立式污水泵，轴流泵和潜水排污泵。水泵选型时除了要满足排水在扬程和流量上的要求外，必须考虑效率向题，应使所选水泵长期运行中平均工作效率最高。使所选水泵在平均扬程或设计扬程下运行时，其效率尽量接近最高效率。即使水泵在可能出现的最低、最高扬程时效率较低，但由于它们出现的机率很小，所以对能耗的影响也不大。在实际选泵的过程中，选出的泵所能提供的流量和扬程无需与管路所要求的流量，和扬程完全相符。选泵同时，一定要使泵的汽蚀性能满足使用要求，具体地说，就是正确确定泵的几何安装高度。如果几何安装高度不合适，由于汽蚀的原因，会限制流量的增加，从而导致性能达不到设计要求。有的安装人员对泵的理论性能不甚了解，不会也从不去计算泵的允许安装高度，只按照过去的经验去确定泵的安装高度；还有的安装人员认为泵的扬程越大，安装高度就越高；或者由于对吸入管路系统阻力损失估计不足，介质的温度波动估计不足，吸入池液面水位变化估计不足等原因，使得泵处于潜在汽蚀状态下运行，造成泵的损坏较快，或者发生汽蚀，不能工作。因此，积极开展泵的可靠性研究，进行可靠性设计、可靠性试验和可靠性管理，以提高泵的可靠度和平均寿命，是泵本身节能的重要组成部分。
二.提高水泵效率
保证安全质量。当安装精度不符合要求时，不仅振动加剧，磨损加速，也会使水泵效率降低。另外，应有正确的安装高程。如果水泵安装太高，水泵肢发生气蚀，不仅使机组振动和噪音加剧，而且，还会使效率大幅度下降，甚至抽不上水。
提高加工精度。粗糙的过流壁面会使水力损失增加，效率降低。有关试验表明：铸铁泵体内壁的粗糙面涂漆后，水泵效率比未涂漆的效率高2%～4%。叶轮盖板和泵体内壁过流部分的粗糙面用砂轮磨光后，水泵效率可提高2%一4%。对叶轮片打磨后，水泵效率可提高5%～6%。这种费工少、收效大的工作值得提倡。
三.在电气设计中的节能措施
1、节能技术原理
利用目标电耗节能控制技术，使输送水系统在耗电量最小的运行状况下运行，即可使该输送水系统生产运行的耗电量最少。它的基础是在输送水系统中，存在着一个与系统运行状况（系统运行参数）相对应的吨水耗电量（Kw.h/m3）的最小值。目标电耗节能控制技术最重要特点：是给出输送水系统输送水的电单耗最小值，以及相应的水泵运行搭配策略和调速策略。用此技术对输送水系统进行节能技术改造，即可得到最大的节电量和节能效益，实现输送水系统的经济运行。
2、变压器和电动机的选择电动机和变压器的能耗占泵站能耗的比重最大。因此，电动机和变压器的合理选择是泵站节能降耗的重点。根据泵站的使用性能变压器的容量选择要恰当，既不能过大（增加一次性投资，加大损耗），也不能过小（无法满足用电要求，损耗也往往偏高）。电动机的额定功率与水泵最大轴功率之比值，称为电机配套系数，一般取1.05～1.15（甚至1.20），但不宜超过1.20，以免造成浪费。减少电机的电能损耗的主要途径是提高电动机的效率和功率因数。
3、变压器的台数。合理的确定变压器的台数，可以兼顾灵活性和经济性两个方面，一般选一台（或两台）主变压器，以保证泵站运行时供电（选两台可提高供电可靠性，并且可视负荷的变化而确定投运一台或两台，以节约变损）。当泵站装机台数较多（一般多于5台），负荷波动大且间隔的时间长，可考虑多台变压器，以提高运行的灵活性，减少低压配电线路的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量；一般在满足最大负荷用电需要和电动机启动时电压降低要求的前提下，尽量使变压器长时间运行在负荷率左右，因为这时候变压器的效率最高，能耗最少，有利节能。在泵站单机容量较大、负荷集中且运行合理时，亦可选用较大容量的单台变压器；在泵站装机容量小，负荷波动大的情况还可以通过选用调容变压器来减少电能损耗。
4、导体和电缆的选择
导体和电缆截面的大小，直接影响投资及电能损耗的大小：为了节约有色金属和减少投资，截面尽可能选得小一些，但电能损耗会增大；反过来说，尽管电能损耗能减少，但有色金属投资和耗用量都随之增大。因此导体、电缆的截面除了满足规范要求外，还应该在投资、电能损耗、有色金属消耗与之间达到一个最优选择。
三、配电形式的确定
高压配电设备可选用户外或户内设备，在实践中，主要根据变电站用地范围及主、副厂房空间的限制，考虑经济性来确定。应在供电可靠性满足要求的前提下，尽量选择离泵站距离近、输电工程投资少的电源点，以便节约运行中的线路损耗。无论采用何种形式，都必须考虑使配电设备尽量接近负荷中心，以缩短配电线路，降低线路的电能损耗、电压损耗和有色金属的消耗量。供配电系统中的电缆线路，应尽量避免或减少迂回供电，尽量减少电缆的长度，避免接头。电缆芯线宜按经济电流密度原则选择，以节约配电网络的线损。
四、确定启动方式
直接启动设备简单，启动速度快，但是危害很大，造成对电网冲击，给设备的安全可靠运行带来威胁，缩短其使用寿命；和传统减压启动方式比起来，软启动器以体积小，转矩可以调节、启动平稳、冲击小并具有软停机功能等优点在泵站使用中得到了越来越多的应用。同时过大的启动电流一般会使电机绕组发热，加快绝缘老化的速度，以致于影响了电机的寿命，造成了泵站巨大的启动能量损耗，尤其当频繁起停时更是如此。对于转矩可以调节、冲击小、软启动器以体积小、启动平稳并具有软停机功能启动设备的优点，由于其无冲击电流，可无级并地自由调整到最好的启动电流，因此非常适用各种泵类负载。
五、合理选配无功功率补偿装置
提高功率因素对降低电能损耗、提高供电质量具有重要意义。一般情况下应通过合理选择设备，提高自然功率因素来实现，在不能满足要求时或者代价太高时，必须通过进行无功补偿，提高负载和系统的功率因数，减少设备容量和功率损耗，稳定电压，提高供电质量。
综述，可以总结为以下几点：①无功功率补偿用的电容器容量应使电能计量点处补偿后的感性功率因数达到0.95以上，无需达到1.0，不必过补偿。②电容器应尽量采用分步自动投切的装置。分路不宜过多和过少，分步不宜过细。③电容器尽量采取分散就地配置的原则。必要时也可在泵站集中补偿。④电容器要尽量选用优质、低耗、环保型新产品。
结语：泵站设计中的节能方法，整合起来有很多因素，电能作为二次能源，供需矛盾近年来越来越突出，节电降耗迫在眉睫。在泵站設计中，在供水企业的生产成本控制方面是大有潜力的。
参考文献：
[1]许高智，姚卫东。给水厂的节能措施[J].可再生能源.2008（04）
[2]陈红春。住宅能耗现状及节能措施[J].南方建筑.2006（02）
[3]王智为。水厂水泵运行的节能问题探讨[J].科技资讯.2007（01）
[4]曹力群。城市排水泵站开启台数及节能优化研究[J].中国水运（下半月）.2009（08）