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[2017-06-21]實用、快速的水泵能耗在線估算 上海浦東威立雅自來水有限公司 馮雪松 摘要： 根據物理概念推導出了水功率公式，根據所推導的公式，只要測得常規的水泵流量、揚程、耗電量，即可估算出機泵的運行效率。 【關鍵詞】 水泵 能耗 水功率公式 效率 一、前言 水泵是水行業中耗能最大的設備，在其使用壽命內，它所消耗能源的價值相當于本身價值的1~80倍，而一輛汽車在其使用壽命內，平均所消耗燃料的價值相當于本身價值。因此保持水泵經常性的在高效區間運行，準確掌握水泵運行工況對于供水可靠性和節能降耗有十分重要意義。下文介紹的是運行中的水泵，只要測得常規數據就能估算出水泵機組的能耗參數。 二、水功率公式推導 把一定體積的水在單位時間內提升到一定的高度，需要外界動力?，F假設把提升液體所做的功 W=VDgH （1） 式（1）中V--液體的體積，單位為m3； D--液體的密度，單位為kg/m3； g--重力加速度，9.805m/s2； H－提升高度，單位為m。 單位時間內所作的功為功率 P=W/t=（VDgH）/t=QDgH （2） 式（2）中Q--單位時間內的流量，單位為m3/s。 在工程上常把Q以每小時的流量為單位，則式（2）成為 P= HQ/(0.102×3600)= HQ/367.2 （3） 式（3）是每小時提升某一水量至某一高度時的功率計算式，P稱水功率或水馬力。 三、水泵能耗估算 供水行業常用每千立方米的耗電量，或每千立方米/每兆帕的耗電量來衡量供水的單耗。 1.每千立方米水的耗電量估算 水泵輸出每千立方米水所消耗的電量稱為每千立方米水的耗電量。它表示電度表數除以流量。一般工業用的水泵運行效率都在ηp=80%以上，電動機效率ηm=90%以上。今取ηp=80%，ηm=90%，則提升1000m3/h水量的單耗 P=HQ/(367.2ηpηm)=1000H/(367.2×0.8×0.9)=3.782H （4） 上式說明每千立方米的耗電量是正比于揚程的。若設出廠揚程為35m，則供1000 m3水的耗電量應不大于3.782×35=132.37kW·h。若實際供1000 m3水的耗電量大于此值時，則這臺泵組的運行總效率小于ηpηm=0.8×0.9=0.72。水泵效率小于0.8，或電動機效率小于0.9。 2.每千立方米水/每兆帕的耗電量估算 每千立方米水單耗量是隨揚程而變化的，不同揚程每千立方米的耗電量是不同的，因此只有在相同的揚程下作比較才有意義。這個單位揚程包括泵的進水揚程，亦稱全揚程。 現設泵組總效率 η=ηpηm=1，Q=1000m3/h，H=1MPa，則電源供給的電能 PE=HQ/(3.6η)=1×1000/(3.6×1)=277.778 （5） 這是一個很有用的估算值。一臺水泵或一組泵群，在實際運行時的每千立方米/每兆帕的耗電量與277.778的比值，就是泵組的總效率。 四、計算實例 凌橋水廠出水泵房中有兩臺泵組在運行，運行記錄見下表。22#泵：流量Q=4580m3/h，耗電量P=576kW ；27#泵：流量Q=7230m3/h，消耗功率P=888 kW 。出廠壓力均為320KPa。 注：吸水井水位至泵軸中心高度為2.05m，所有水頭損失為0.80m。 水泵吸入揚程是2.05+0.80=2.85m，將2.85除以102后為0.028MPa。水泵全揚程為0.32+0.028=0.348MPa。 1）22#泵每千噸水/每兆帕耗電量=576/（4.58×0.348）=361.4 kW·h。 所謂每千立方米/每兆帕的耗電量稱為配水單位電耗。它表示電度表數除以流量再除以全揚程。 2）27#泵每千噸水/每兆帕的耗電量=888/（7.23×0.348）=352.9 kW·h。 因為效率為100%時的每千噸水/每兆帕的耗電量為277.778 kW·h， 22#泵組總效率為277.778/361.4=0.77。因為泵組總效率η=ηpηm，所以泵的效率Pη=0.77/0.92=0.84（設電動機效率ηm =0.92）。 27#泵組總效率為277.778/352.9=0.79。泵的效率Pη=0.79/0.92=0.86（設電動機效率ηm =0.92）。 五、結語 評價水泵是否經濟運行，要從整個系統去分析研究。供水管網的揚程和流量是時刻變化的，當系統發生變化時，水泵工況點就會發生變化。為了掌握水泵機組的運行工況，有許多測試方法，如水力學方法、熱力學方法，水泵流量－揚程工作特性曲線的測試等等。在測試時，往往需控制閥門開啟度及管道的切換，還需電氣線路的連接，過程復雜。上述的測試方法其管路、電路不需任何變動，非常簡單，特別適用有多臺水泵的泵房，是一種即實用又快速的水泵能耗在線估算。需要注意的是，測試時水泵的進出水閥門必須處在全開狀態，否則還得計及閥門的損耗。 ?
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