文档介绍：管网叠压(无负压)供水系统水泵能耗对比研究
李斌罗富强陈炜
(天津大学电气与自动化工程学院, 天津 300072)
摘要分析了管网叠压(无负压)供水系统中水泵运行工况点的变化, 并根据水泵的数学模型, 推
导了水泵的单位能耗与效率计算公式。在此基础上, 采用数值算法对恒压供水和变压供水两种方式下
水泵的能耗进行分析对比, 研究了市政管网压力、用户流量对单台水泵、并联水泵运行的影响。研究结
果表明变压供水相对恒压供水水泵的单位能耗有明显降低, 降低程度受到管网末端水压的影响。
关键词管网叠压(无负压)供水恒压变压节能运行效率
目前, 管网叠压(无负压)供水系统普遍采用恒式中 H 0 ) ) ) 管网静扬程, m;
压供水方式, 即保持出水口水压恒定。这种方式虽 S) ) ) 管网系数, 反映管网的阻力;
然控制简单, 但仍存在供水流量小时水泵扬程浪费、 Q ) ) ) 水泵流量, m3 /h。
水泵的工况点偏离高效区和水泵运行效率不高等缺则变压供水方式下水泵的运行扬程为:
[ 1, 2] 2
点。基于管网特性的研究, 一些学者提出变压 H = (H 0 + SQ ) -H m ( 4)
供水方式(即根据供水流量的变化调整水泵的出口恒压供水和变压供水都属于变频调速供水, 其
[ 3]
水压), 以解决这些问题, 然而需要在管网末端设基本实现方式为: 当供水流量改变时, 通过变频器调
置传感器, 增加了系统投资和设计难度。本文以水节水泵的转速, 使水泵特性曲线上下移动, 当曲线经
泵数学模型为基础, 采用数值计算方法, 对恒压和变过供水所要求的工作点时, 即可达到供水要求。
压两种控制方式下水泵的运行效率和能耗进行了对管网叠压无负压供水系统中, 不同流量和供水
比研究, 得到了单台、两台并联运行时 Q G、Q W 方式下, 水泵工况点分布如图 1所示。其中, Q H
关系曲线, 有助于更准确地评估管网叠压(无负压) 曲线簇为水泵在不同转速下拟合的流量扬程特性
供水系统的节能效果, 为系统设计提供参考。曲线, 直线 AC、BD分别为市政管网压力最小和最大
1 水泵运行工况点时恒压供水方式下水泵设计扬程水平线, 曲线 AE、
恒压供水方式通过控制变频系统使水泵的出口 BF分别为市政管网水压最小和最大时变压供水方
水压保持不变, 即: 式下水泵的设计扬程曲线。水泵流量扬程曲线与
H =H t ( 1) 直线 AC、BD 和曲线 AE、BF 的交点即为水泵的工
式中 H t ) ) ) 恒压供水水泵的出口设定压力值, kPa。况点。
水泵的运行扬程为水泵出口水压与入口水压之
差。管网叠压(无负压)供水系统中水泵的入口水
压为市政管网压力 H m, 因此恒压供水方式下水泵的
运行扬程为:
H =H t -H m ( 2)
变压供水方式中水泵的出口水压不确定, 一般
由管路特性曲线决定。管路特性曲线表达式为:
2
H =H 0 + SQ ( 3)
天津市科技支撑计划重点项目( 082CKFGX02000)。图 1 水泵工况点分布
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直线 AC、BD和曲线 AE、BF分别为市政管网端负压)变频供水系统中