技改降低污水泵站電耗的實(shí)踐與探索
廣州開發(fā)區(qū)污水處理廠主要收集和處理廣州開發(fā)區(qū)西區(qū)的污水。由于區(qū)內(nèi)地勢(shì)平坦，無(wú)自然的地勢(shì)落差,為便于污水的收集，在9.6 km2的服務(wù)區(qū)域內(nèi)規(guī)劃了10個(gè)泵站(見圖1)。目前除1#，2＃泵站未建設(shè)，8＃泵站正在建設(shè)未投入使用外，其余泵站均已投入使用。由圖1可見，由于進(jìn)廠污水多次提升，其中部分污水提升多達(dá)4次，使得污水的輸送成本較高。泵站設(shè)計(jì)不合理，增大了電耗量，使泵站污水輸送每m3電耗高達(dá)0.132 kW·h。
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圖1 進(jìn)廠管網(wǎng)及污水提升泵站示意
該廠處理水量按首期3萬(wàn)m3/d，二期6萬(wàn)m3/d，三期9萬(wàn)m3/d進(jìn)行總體規(guī)劃。而目前污水廠的設(shè)計(jì)處理規(guī)模為3萬(wàn)m3/d，實(shí)際進(jìn)水水量?jī)H為1.7萬(wàn)～2.5萬(wàn)m3/d，但直接進(jìn)廠的泵站（3#，5#，7#）設(shè)計(jì)安裝的泵均按9萬(wàn)m3/d配置。由表1可見，在首期日處理污水3萬(wàn)m3情況下，原設(shè)計(jì)配置的3用1備或2用1備的泵，實(shí)際為1用3備或 1用2備，且1用的泵常處于時(shí)開時(shí)停的狀態(tài)，部分泵站甚至每小時(shí)僅開10 min。這樣不僅對(duì)設(shè)備的損壞大，而且對(duì)廠區(qū)的工藝易產(chǎn)生較大的水量、水質(zhì)沖擊負(fù)荷，增大泵站和廠區(qū)污水處理電能消耗。
表1 直接進(jìn)廠泵站的原泵配置及泵的工作情況
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此外，由圖1可見，由于廠區(qū)未另設(shè)提升泵站，直接進(jìn)廠的3#， 5#，7#泵站的管網(wǎng)通過(guò)廠區(qū)配水井而全部連通，形成了長(zhǎng)達(dá)4 km的管網(wǎng)系統(tǒng)。這就會(huì)出現(xiàn)當(dāng)1個(gè)泵站抽水而其余2個(gè)泵站未抽水時(shí)，抽水泵站的水將進(jìn)入另兩個(gè)泵站的管網(wǎng)，從而降低了泵的實(shí)際抽水效率，增加了重復(fù)抽水的成本。
1 調(diào)整泵組
根據(jù)服務(wù)區(qū)用水計(jì)劃(在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，污水水量不會(huì)超過(guò)設(shè)計(jì)水量),以及各泵站的輸水水量不同的情況，在廠現(xiàn)有泵的范圍內(nèi)對(duì)各進(jìn)廠泵站的泵進(jìn)行調(diào)整。例如，5＃泵站的日輸水量為10000～15000 m3之間，則將原設(shè)計(jì)配置的4臺(tái)功率75 kW的泵改為1臺(tái)55 kW，2臺(tái)75 k W泵的配置；3#泵站的日輸水量為3000～5000 m3，將其泵的配置由原來(lái)的4臺(tái)75 kW的泵改為1臺(tái)22 kW，1臺(tái)55 kW；7#泵站的日輸水量為4000～5000 m3，其泵的配置由原來(lái)的3臺(tái)75 kW的泵改為1臺(tái)22 kW，1臺(tái)55 kW，通過(guò)重新調(diào)整主要泵站泵的配置，使泵站輸送每m3污水的電耗下降了8％左右。
2 改造泵的葉輪提高抽水效率
原有的75 kW，55 kW泵，其揚(yáng)程分別為31 m，41 m，遠(yuǎn)高于泵站至廠區(qū)的實(shí)際提升高度（約15 m），所以水泵在揚(yáng)程方面浪費(fèi)很大。也就是說(shuō)，原泵的設(shè)計(jì)選型，與實(shí)際情況相差較大。當(dāng)然，換泵是最簡(jiǎn)便的辦法，但是全面換泵，需要大量的資金投入；利用現(xiàn)有的電機(jī)泵體，重新設(shè)計(jì)更換葉輪，也是一個(gè)好辦法，但是因?yàn)樵脼槿毡旧a(chǎn)，加上改泵的品種多、數(shù)量少，目前還沒(méi)有聯(lián)系到廠家愿意承擔(dān)此任務(wù)（此項(xiàng)工作還在繼續(xù)做）。為此，采取了葉輪切削調(diào)節(jié)的方式對(duì)水泵進(jìn)行改造。所謂葉輪切削調(diào)節(jié)即通過(guò)沿外徑車小水泵的葉輪，改變水泵的性能曲線，使之更接近實(shí)際所需的揚(yáng)程及流量范圍，從而提高水泵的抽水效率。
根據(jù)葉輪切削的比例定律和地區(qū)的實(shí)際情況，并結(jié)合所需流量、揚(yáng)程和消耗功率，通過(guò)詳細(xì)的理論計(jì)算，首先選取適當(dāng)?shù)能囅鞅嚷剩缓筮M(jìn)行了水泵葉輪切削試驗(yàn)（見表2）。由表2可以看出，葉輪切削13%以后，水泵抽水效率提高了30%～40%。
表2 切削葉輪前后水泵效率測(cè)試
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3 泵站自動(dòng)化改造
原有的泵站，采用的是簡(jiǎn)單的繼電器-接觸器控制，完全靠人工控制，加上選泵過(guò)于保守，單臺(tái)泵的容量選得較大，且揚(yáng)程選取太高，無(wú)法實(shí)現(xiàn)合理調(diào)度，形成對(duì)廠區(qū)水質(zhì)水量的沖擊負(fù)荷，電能消耗較大。為此，在泵站機(jī)械設(shè)備改造完后，即進(jìn)行自動(dòng)化改造，在每個(gè)泵站配置一臺(tái)PLC和一臺(tái)變頻器，通過(guò)水位測(cè)量?jī)x檢測(cè)泵房水位值，調(diào)節(jié)水泵使用的頻率與開啟數(shù)量，保持水泵在最佳效率范圍內(nèi)運(yùn)行，減少能耗，避免因頻繁啟動(dòng)對(duì)設(shè)備帶來(lái)的損壞，實(shí)現(xiàn)了對(duì)廠區(qū)的均勻輸水，保證廠區(qū)的水處理工藝經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)地運(yùn)行，也避免了污水在管網(wǎng)的重復(fù)流動(dòng)。此步改造完成后，輸水電耗在前面改造的基礎(chǔ)上又降低29.5%。
圖2為該廠泵站2000～2001年的實(shí)際電耗情況。由圖2可見，自2000年3月起到6月，通過(guò)對(duì)泵的合理調(diào)配和泵的葉輪改造，泵站的平均輸水電耗從改造前的0.132 kW·h/m3 下降到 0.105 kW·h/m3左右；從2001年1月起到4月，自動(dòng)化改造完成后，輸水電耗又進(jìn)一步下降到0.075 kW·h/m3左右 。
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圖2 2000～2001年泵站實(shí)際電耗情況
4 結(jié)語(yǔ)
廣州開發(fā)區(qū)污水處理廠針對(duì)泵站的設(shè)計(jì)過(guò)于超前、設(shè)計(jì)量過(guò)大而與實(shí)際使用差距較大造成泵站輸水電耗過(guò)高的情況，采取了多種改造措施。全部改造完成后，整個(gè)泵站實(shí)際輸水電耗比改造前降低了43.9 ％。
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