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實用、快速的水泵能耗在線估算

2017-06-27瀏覽次數:2519

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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