地下水厂节能改造研究

城镇供水NO.1201613CITYANDTOWNWATERSUPPLY·节能减排·涧东水厂是洛阳市目前供给城市用水的两座主要的地下水厂之一，始建于1988年，设计日供水能力16万立方米。涧东水厂作为国内典型的地下水厂，由于地下水各项水质指标较好，其水处理工艺是传统地下水处理工艺，井群出水在进入厂区后在清水池前端加氯处理，清水池出水由送水泵房加压送至城市管网。2013年洛阳北控水务集团有限公司为进一步降低企业运行成本，提高企业效益，保障生产安全，委托我院对涧东水厂进行改造方案研究分析并提出改造优化方案。1.水厂设备现况及耗能分析地下水厂供水系统一般由水泵、电机、电控及自动化系统、阀门、管网等部分组成，从系统的角度出发，节能改造要综合考虑所涉及的多个环节。涧东水厂供水系统于1988年9月竣工并投产使用，已运行了26年，普遍存在老化、能耗偏高、安全隐患等诸多问题，现就供水系统各环节的耗能问题分析如下。水厂送水泵房目前共有9组供水泵，水泵型号、参数如表1：地下水厂节能改造研究冷　静1　胡　海2　李　鹏1（1.洛阳市淼泉给水排水设计院，河南洛阳471003，2.洛阳北控水务集团有限公司，河南洛阳471003）摘要：老地下水厂由于设备老化、能耗较高、存在安全隐患等因素，对城市供水安全造成很大的影响，而且增加了供水企业的运行成本。本文根据调查数据对老地下水厂能耗进行了分析，并提出改造优化方案，对同类型水厂改造有一定借鉴意义。关键词：地下水厂　能耗分析　变频调速表1　水泵型号、参数表ൟো⌕䞣ᡀ⿟⬉ᴎ⬉ᴎࡳ⥛˄N:˅14SH-13-614SH-13-614SH-13-614SH-13-614SH-9B-614SH-9B-624SH-9B-624SH-9B-624SH-9B-6㓪ো䗕∈䆒໛ϔ㾜㸼从上述数据分析，泵房现有水泵扬程偏差较大，水泵出水相互影响，并且未采用变频调速技术，操作人员为保证城市供水压力，只能靠开停水泵甚至采用关压出水阀门的方法调整出水压力，不仅耗能，而且降低了机组的使用寿命。水泵运行方式一般白天一台大泵带二至三台小泵运行，夜间两台小泵运行，中泵几乎不用，造成设备利用率低，且水泵长期不在高效区运行，综合单耗较大。水厂高低压配电系统现状为6kV系统，采用两台SL7—2500kVA10/6kV、SL7—2000kVA10/6kV变压器进行供配电。不仅增加了一级能量转换设备，增加了配电系统的损耗，而且水泵机组6kV高压电机能耗也相对较高。DOI:10.14143/j.cnki.czgs.2016.01.00414城镇供水NO.12016CITYANDTOWNWATERSUPPLY·节能减排·2.改造方案探讨首先对加压泵房运行历史数据采集，掌握日供水峰值的最大流量、压力、开泵情况，和供水低谷时的最小流量、压力、开泵情况，及相关数据的均值。根据泵房供水历史数据分析，重新选择水泵流量、扬程及台数搭配，使新泵大部分时间工作在高效区，提高设备利用率。日供水流量调查分析图如下：կ∈催ዄ᮹կ∈Ԣዄ᮹图1　日供水流量调查分析图根据调查数据显示，近年来涧东水厂送水泵房供水流量最低1200m3/h最高6500m3/h，大部分时段在4500～5300m3/h，运行压力在0.43～0.49Mpa之间。在选择水泵时，参考水泵型谱，尽量选用叶轮不切削的型号，并且考虑利用泵房现状进出水管道以便减少改造难度、节省改造费用，最终新泵选用50米扬程五台（3000m3/h一台、2800m3/h一台、2100m3/h两台、1300m3/h一台），其中一台2100m3/h泵采用变频调节。实际运行白天一台大泵配变频泵，夜间仅运行一台变频泵。这样运行减少了频繁启停水泵，有效稳定了管网压力。新泵选用佛山水泵厂KPS型高效水泵，选配不锈钢叶轮和博格曼机械密封，效率能达到90%，新泵在出厂前进行试验台效率测试，确保水泵质量达到预期效果。新泵比老泵效率大幅提高，又能长时间工作在高效区，因此泵房送水能耗大幅下降。电机匹配的是南阳防爆电机厂的Y2型电机，该电机结构紧凑，散热效果好、运转噪音小、效率高，实现了机泵的最佳匹配。高低压配电系统改造。高低压配电系统改造取消了6kV系统2台变压器，水泵机组高压电机采用与外电高压线路一致的10kV电机，并将使用了二十多年的GG1A高压柜、GGD低压柜更新为KYN28高压柜、GCS低压柜。高压柜的保护继电器从DL、GL型更新为微机型智能综合保护器，并安装了母线温度报警等一些新的监控设施，使得整个配电系统的安全性、可靠性得到保证和提高。高压变频控制系统使用。在新3#水泵机组配备了深圳科陆CL2700型高压变频器，该产品每相9组功率单元串联输出高压交流电，通过DSP控制各功率单元实现变频调节。用户可通过人机界面方便设置参数，实现分时段多压力闭环恒压控制。由于该产品通风流道特殊设计，设备运行噪音小散热效果好。可以根据外界负荷变化实现分时段恒压控制，有效的稳定了管网压力波动，提高管网安全性。3.节能效果和安全可靠性分析ϔ᳜Ѡ᳜ϝ᳜ᑈᑈ图2　改造前、后供千吨水耗电对比图通过此次改造提高了设备效率、降低了系统能耗、增强了设备的安全稳定性，涧东水厂的配水单耗从改造前的201kWh/dam3降到179kWh/dam3，降幅10.9%，每年可节电约70万度，去掉主变压器和6kV系统每年节电约24万度，按每度0.8元计算，加上改造后配电系统减容每年可减少32.4万元基本电费，每年节约电费支出107.6万元。此次改造城镇供水NO.1201615CITYANDTOWNWATERSUPPLY·节能减排·投入资金380万元，可在三年半收回投资，并将在未来的生产中持续产生效益。经过测算10kV500kVA的高压变频器自身能耗每小时约17kWh，降低转速水泵出水量下降，水泵效率降低更多，所以使用变频调速机组主要是稳定出水压力，会略微提高泵房的配水单耗。过去老配电柜母线和触电裸露，灰尘大难打扫，故障多防鼠难，继电保护器不稳定。改造后的配电系统发热量小、柜体全封闭，微机型综合保护器灵敏可靠，操作安全方便。改造前没有变频恒压控制，特别在外界负荷变化时靠开停车调节管网压力，压力波动大管网不安全，改造后实现分时段恒压控制，根据外界负荷变化和设定压力自动调节水泵转速，实现压力恒定，大大改善了管网安全可靠性。4.结束语就一般城镇水厂而言，泵站所消耗的电费，通常占自来水制水成本的40%～70%，甚至更多。供水行业实行节能供水是相当必要的，也是大势所趋。通过更新改造陈旧的机泵、科学优化调度、水泵机组大小合理搭配、采用变频调节技术等做法对老地下水厂进行提升改造，大大提高水厂的运行效率，节能效果明显，取得了良好的经济效益，有着较好的指导意义。参考文献：[1]王晓昕.供水电耗的影响因素分析.供水技术，2008（4）[2]曾登峰.提高自来水企业节能降耗措施的探讨.城镇供水，2015（3）作者通联：0379-65168828（上接第12页）要在中期财政规划和年度建设计划中优先安排海绵城市建设项目，并纳入地方政府采购范围。（十一）完善融资支持。各有关方面要将海绵城市建设作为重点支持的民生工程，充分发挥开发性、政策性金融作用，鼓励相关金融机构积极加大对海绵城市建设的信贷支持力度。鼓励银行业金融机构在风险可控、商业可持续的前提下，对海绵城市建设提供中长期信贷支持，积极开展购买服务协议预期收益等担保创新类贷款业务，加大对海绵城市建设项目的资金支持力度。将海绵城市建设中符合条件的项目列入专项建设基金支持范围。支持符合条件的企业通过发行企业债券、公司债券、资产支持证券和项目收益票据等募集资金，用于海绵城市建设项目。五、抓好组织落实城市人民政府是海绵城市建设的责任主体，要把海绵城市建设提上重要日程，完善工作机制，统筹规划建设，抓紧启动实施，增强海绵城市建设的整体性和系统性，做到“规划一张图、建设一盘棋、管理一张网”。住房城乡建设部要会同有关部门督促指导各地做好海绵城市建设工作，继续抓好海绵城市建设试点，尽快形成一批可推广、可复制的示范项目，经验成熟后及时总结宣传、有效推开；发展改革委要加大专项建设基金对海绵城市建设的支持力度；财政部要积极推进PPP模式，并对海绵城市建设给予必要资金支持；水利部要加强对海绵城市建设中水利工作的指导和监督。各有关部门要按照职责分工，各司其职，密切配合，共同做好海绵城市建设相关工作。国务院办公厅2015年10月11日