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摘要：随着我国经济的发展和社会的进步，不管是生活还是生产都需要大量的水。当前城市供水加压泵站设计、运行管理等方面存在不合理现象，致使加压泵站的效率偏低,这不仅浪费了能源,而且还增加了供水企业的负担。本文分析了城市供水加压泵站节能降耗现状，并探讨了相应的节能降耗措施。
关键词：城市供水；加压泵站；节能降耗
中图分类号：TE08文献标识码： A
一、城市供水加压泵站节能降耗现状
我国一些区域加压站都是九十年代兴建的城市二次供水加压泵站，目的是解决这些区段用水户水压不足的问题。至目前为止，区域的加压站已运行多年，由于历史的原因，这些泵站在设计、安装、使用、管理和运行成本上都存在一些缺陷。
这些区域加压泵站一般的运行模式如下：市政供水管网→蓄水池→水泵→小区加压供水管网→用户。这种运行模式普遍存在以下缺点：
（1）城市供水管进入水池，使原有的供水压力0.1～0.25MPa变为零，再由水泵重新加压，浪费管网水原有的水压能量，水泵电耗较大。
（2）由于泵站和水池都建在居住密集區，自来水进入水池过程中，瞬间内造成管网压力偏低，水池内的水质存在二次污染的可能，不符合饮用标准。且水池长期缺乏清洗和维护，卫生条件较差，容易滋生细菌。
（3）水池进水浮球控制阀容易失灵，水池出现溢流、渗漏现象造成水损较大。
（4）由于历史的原因，这些区域加压站也多次进行改造变频器供水，但控制效果较差，故障率较高，造成运行能耗较大。
（5）加压站设置的立式多级泵运行多年后，机械密封磨损严重，难于适应日益增多用水量的要求。
从上述现状来看，对于城市供水加压泵站节能降耗可以从优化新建泵站与改造加压泵站两方面着手。
二、城市供水加压泵站节能降耗的措施
（一）水泵选型上的节能
水泵的设计选型切忌不能通过估算,而要通过细致的计算,这是节能的重要措施。主要以泵站的供水扬程和流量为依据,因此合理准确确定输水扬程、流量,使之既满足用户的水量要求,又以最小的扬送高度送达。同时在水泵选型时,应全面考虑泵站内水泵机组优化组合,水泵应大小搭配，合理组合。因供水负荷较大，一般采用多台水泵机组并联工作，以大小不同的搭配来满足不同的用水量变化，并保证水泵在高效率范围内运行。大小水泵搭配时，小水泵流量应为大水泵流量的40%～60%。尽可能选择大功率的新型节能水泵，大功率新型水泵的效率高,有助于节能。要选用高效率的水泵，性能曲线高效范围宽。采用高效率电动机，选择合适的电动机型号、规格、容量，避免大马拉小车。
（二）水泵调速节能
对于现在还采用工频泵供水的二次加压泵站可通过换用全部或部分变频控制的运行方式。
二次加压泵站中水泵机组变频调速系统的工作方式是采集管网压力信号，采用闭环控制的方法，通过变频调速系统来控制水泵机组转速以改变水泵的出水扬程和电机的输出功率。采用变频调速控制改善了工艺，水泵阀门可在全开位置，其出口压力等于管网供水压力，阀门节流损失减小到零。由于变频器可以非常平滑稳定的调整，运行人员可以自如的调控，改善了供水质量，提高了效率，且可以避免因通过阀门控制使泵过多偏离额定工作区而引起的振动。由于启动缓慢，相应的延长了许多零部件，特别是密封件、轴承的寿命。有效的延长检修周期，减少了检修维护开支，节约大量维护费用。采用变频调节后系统实现软启动，电机起动电流从零逐渐增至额定电流，起动时间相应延长，对电网无大的冲击，并有效地延长了电机的使用寿命。
（三）吸压水管路节能
尽量减少吸压水管路上的阻力系数较大的附件,主要包括各种阀件(如底阀、闸阀、逆止阀和拍门等)。尽量减少管路长度,管路越长,则管路效率越低。因此,尽可能减少管路长度,不仅可以减少管路投资,而且还可以节约能源。确保管路密封性,当管路中的法兰或承插接头不好,或因不均匀沉陷等原因使伸缩缝的止水遭破坏,或管路产生裂缝时,在负压处会使空气进入管内,而在正压处管路的水流会向外渗漏。显然渗漏量增加会降低管路效率,而空气进入管道后,又减少了过水断面,增加了管路损失,也会降低管路效率。在设计中,应妥善确定管路直径,以减少能源消耗。建议吸水管道流速控制在1～1.5m/s,出水管道吸水管道流速控制在1.5～2.0m/s。
另外，保证水泵的淹没深度也很重要。水源条件的变化会使进水池中水泵吸入管口的最小淹没深度变小，从而诱发漩涡的发生。为此，可以采取降低水泵安装高度，或增加吸水口稳流的措施来改善进水条件。
（四）合理选择节能的供水加压形式
以前的加压方式多采用蓄水池+泵房的形式，不仅占地大、投资高、存在二次污染风险，而且管网余压（0.1～0.25MPa）释放变为零，需由水泵重新加压，能量损耗较大。
目前，可以直接连接市政给水管网，有效利用管网余压进行局部加压供水技术已十分成熟，相关国家标准规范，如《无负压管网稳流给水设备》（GB/T26003-2010）、《管网叠压供水设备选用与安装》（06SS109）等相继出台，为该技术的大范围推广使用，提供了一个很好的支撑。
该技术核心原理是：在市政管网和水泵进水口之间，采用全密闭稳流补偿器和真空抑制技术，正常情况下可直接利用管网余压，实现全密闭供水。在短时用水量大于市政管网来水量时，稳流补偿器中的储备水能及时补充供到用户，实现稳定流量和调节流量，消除供水管路负压影响。由于该装置具有全密封、全自动化及可以有效利用管网余压的特点，使该供水技术在节能、节约投资及方便管理等方面具有天然的优势，建议今后有条件的地方优先采用。
当然，选择该种加压供水方式也有一个前提条件：那就是市政管网来水量必需基本稳定、充裕，否则设置蓄水池的方式仍是较安全的选择。
三、城市供水加压泵站节能降耗应用
某镇地势较高，需向该片区单独进行加压供水。经计算，加压泵站设计规模4000m3/d，泵站出水口处自由水压需要40米，泵站处市政供水管网自由水压20米，管径DN500，来水量较充裕。下面针对传统型加压泵站（蓄水池+泵房）和管网叠压供水加压方式，分别进行方案比较如下：
名称 方案内容 提升扬程（m） 每年电耗（万度） 泵站投资（万元）
方案Ⅰ 市政自来水先泄压进入蓄水池，再通过加压泵房抽水加压 40.0 24 655.0
方案Ⅱ 利用全密闭管网叠压设备，直接连接市政来水管道，利用管网余压，进行加压供水 20.0 11.8 356.0
通过以上比较可以可以发现：方案Ⅱ可节约初次投资299.0万元，每年可节约电耗8.54万元（按电价0.7元/度计算），若以设备使用寿命20年计，方案Ⅱ投产运行后可节约电费合计170.8万元。方案Ⅱ不仅经济效益好，社会效益同样可观，符合两型社会发展要求，具有很好的推广价值。
参考文献
[1]蔡文龙.基于泵站设计中的要点问题探析[J].商品与质量·学术观察,2014年7期.
[2]强昌林,孙玉华.城市供水加压泵站节能降耗的探索与实践[J]. 中国给水排水,2013年2期.
关键词：城市供水；加压泵站；节能降耗
中图分类号：TE08文献标识码： A
一、城市供水加压泵站节能降耗现状
我国一些区域加压站都是九十年代兴建的城市二次供水加压泵站，目的是解决这些区段用水户水压不足的问题。至目前为止，区域的加压站已运行多年，由于历史的原因，这些泵站在设计、安装、使用、管理和运行成本上都存在一些缺陷。
这些区域加压泵站一般的运行模式如下：市政供水管网→蓄水池→水泵→小区加压供水管网→用户。这种运行模式普遍存在以下缺点：
（1）城市供水管进入水池，使原有的供水压力0.1～0.25MPa变为零，再由水泵重新加压，浪费管网水原有的水压能量，水泵电耗较大。
（2）由于泵站和水池都建在居住密集區，自来水进入水池过程中，瞬间内造成管网压力偏低，水池内的水质存在二次污染的可能，不符合饮用标准。且水池长期缺乏清洗和维护，卫生条件较差，容易滋生细菌。
（3）水池进水浮球控制阀容易失灵，水池出现溢流、渗漏现象造成水损较大。
（4）由于历史的原因，这些区域加压站也多次进行改造变频器供水，但控制效果较差，故障率较高，造成运行能耗较大。
（5）加压站设置的立式多级泵运行多年后，机械密封磨损严重，难于适应日益增多用水量的要求。
从上述现状来看，对于城市供水加压泵站节能降耗可以从优化新建泵站与改造加压泵站两方面着手。
二、城市供水加压泵站节能降耗的措施
（一）水泵选型上的节能
水泵的设计选型切忌不能通过估算,而要通过细致的计算,这是节能的重要措施。主要以泵站的供水扬程和流量为依据,因此合理准确确定输水扬程、流量,使之既满足用户的水量要求,又以最小的扬送高度送达。同时在水泵选型时,应全面考虑泵站内水泵机组优化组合,水泵应大小搭配，合理组合。因供水负荷较大，一般采用多台水泵机组并联工作，以大小不同的搭配来满足不同的用水量变化，并保证水泵在高效率范围内运行。大小水泵搭配时，小水泵流量应为大水泵流量的40%～60%。尽可能选择大功率的新型节能水泵，大功率新型水泵的效率高,有助于节能。要选用高效率的水泵，性能曲线高效范围宽。采用高效率电动机，选择合适的电动机型号、规格、容量，避免大马拉小车。
（二）水泵调速节能
对于现在还采用工频泵供水的二次加压泵站可通过换用全部或部分变频控制的运行方式。
二次加压泵站中水泵机组变频调速系统的工作方式是采集管网压力信号，采用闭环控制的方法，通过变频调速系统来控制水泵机组转速以改变水泵的出水扬程和电机的输出功率。采用变频调速控制改善了工艺，水泵阀门可在全开位置，其出口压力等于管网供水压力，阀门节流损失减小到零。由于变频器可以非常平滑稳定的调整，运行人员可以自如的调控，改善了供水质量，提高了效率，且可以避免因通过阀门控制使泵过多偏离额定工作区而引起的振动。由于启动缓慢，相应的延长了许多零部件，特别是密封件、轴承的寿命。有效的延长检修周期，减少了检修维护开支，节约大量维护费用。采用变频调节后系统实现软启动，电机起动电流从零逐渐增至额定电流，起动时间相应延长，对电网无大的冲击，并有效地延长了电机的使用寿命。
（三）吸压水管路节能
尽量减少吸压水管路上的阻力系数较大的附件,主要包括各种阀件(如底阀、闸阀、逆止阀和拍门等)。尽量减少管路长度,管路越长,则管路效率越低。因此,尽可能减少管路长度,不仅可以减少管路投资,而且还可以节约能源。确保管路密封性,当管路中的法兰或承插接头不好,或因不均匀沉陷等原因使伸缩缝的止水遭破坏,或管路产生裂缝时,在负压处会使空气进入管内,而在正压处管路的水流会向外渗漏。显然渗漏量增加会降低管路效率,而空气进入管道后,又减少了过水断面,增加了管路损失,也会降低管路效率。在设计中,应妥善确定管路直径,以减少能源消耗。建议吸水管道流速控制在1～1.5m/s,出水管道吸水管道流速控制在1.5～2.0m/s。
另外，保证水泵的淹没深度也很重要。水源条件的变化会使进水池中水泵吸入管口的最小淹没深度变小，从而诱发漩涡的发生。为此，可以采取降低水泵安装高度，或增加吸水口稳流的措施来改善进水条件。
（四）合理选择节能的供水加压形式
以前的加压方式多采用蓄水池+泵房的形式，不仅占地大、投资高、存在二次污染风险，而且管网余压（0.1～0.25MPa）释放变为零，需由水泵重新加压，能量损耗较大。
目前，可以直接连接市政给水管网，有效利用管网余压进行局部加压供水技术已十分成熟，相关国家标准规范，如《无负压管网稳流给水设备》（GB/T26003-2010）、《管网叠压供水设备选用与安装》（06SS109）等相继出台，为该技术的大范围推广使用，提供了一个很好的支撑。
该技术核心原理是：在市政管网和水泵进水口之间，采用全密闭稳流补偿器和真空抑制技术，正常情况下可直接利用管网余压，实现全密闭供水。在短时用水量大于市政管网来水量时，稳流补偿器中的储备水能及时补充供到用户，实现稳定流量和调节流量，消除供水管路负压影响。由于该装置具有全密封、全自动化及可以有效利用管网余压的特点，使该供水技术在节能、节约投资及方便管理等方面具有天然的优势，建议今后有条件的地方优先采用。
当然，选择该种加压供水方式也有一个前提条件：那就是市政管网来水量必需基本稳定、充裕，否则设置蓄水池的方式仍是较安全的选择。
三、城市供水加压泵站节能降耗应用
某镇地势较高，需向该片区单独进行加压供水。经计算，加压泵站设计规模4000m3/d，泵站出水口处自由水压需要40米，泵站处市政供水管网自由水压20米，管径DN500，来水量较充裕。下面针对传统型加压泵站（蓄水池+泵房）和管网叠压供水加压方式，分别进行方案比较如下：
名称 方案内容 提升扬程（m） 每年电耗（万度） 泵站投资（万元）
方案Ⅰ 市政自来水先泄压进入蓄水池，再通过加压泵房抽水加压 40.0 24 655.0
方案Ⅱ 利用全密闭管网叠压设备，直接连接市政来水管道，利用管网余压，进行加压供水 20.0 11.8 356.0
通过以上比较可以可以发现：方案Ⅱ可节约初次投资299.0万元，每年可节约电耗8.54万元（按电价0.7元/度计算），若以设备使用寿命20年计，方案Ⅱ投产运行后可节约电费合计170.8万元。方案Ⅱ不仅经济效益好，社会效益同样可观，符合两型社会发展要求，具有很好的推广价值。
参考文献
[1]蔡文龙.基于泵站设计中的要点问题探析[J].商品与质量·学术观察,2014年7期.
[2]强昌林,孙玉华.城市供水加压泵站节能降耗的探索与实践[J]. 中国给水排水,2013年2期.