陈运珍

1  前言

    由于全国各省市城镇化建设的飞速发展，近年来出现严重缺电缺水现象。据统计及预测，全国城市每天缺水2000万m³，每天排放污水量约1亿m³，我国每年新建扩建水厂供水规模近600万m³/d，污水处理厂的处理能力将达到700万m³/d左右。建好管好给水厂和污水处理厂缓解水工业与现代化城镇建设的矛盾，是关系到国计民生的重要课题。在给排水工程的建设和管理运行中，设备运行管理费用很高，其中水厂的电耗约占50%。综观给水排水行业，其中绝大多数是老企业，设备陈旧，自动化水平低下，先进控制技术极少采用。近几年，新建的给排水厂自动化水平有所提高，采用了一些先进控制技术，组建了一些优化调速的综合自动化监控系统。但大多数新建的FCS、DCS、PLC监控系统也不能进行网络化监控，造成许多资源的浪费。由于许多厂站存在先天性的缺陷，如变电站位置不合理，配电电缆太多太长，变压器等设备选择（特别是水泵机组选择）、工艺流程总体布局不合理，使给水排水系统的电耗居高不下。笔者认为给排水厂运行管理，应从工艺流程及其配套用电设备的变配电系统的综合设计系统、加药系统、水泵机组系统的三方向进行重点研究，要制定每吨水的综合制造单位电耗和药耗标准，即要考虑从每吨水的投资到运行的最小耗费。在这里，笔者单就水泵机组的最佳节能技术在实际中的选择进行分析和研究。

2  城市供水系统特点

2.1  城市供水系统工况特点

    一个城市的供水系统特点，就是多水源、多泵站、多水厂、多管网、变化大。一年之中，既有随季节而变的日变化，又有一日之内随时间而变化的时变化。进水水质和流量也是非线性的在变化。

    设计中一般均以高日高时为设计点，表面上看已满足了供水需求，但实际上大部分系统均不能满足实际的水变化。一个供水系统，一个水厂的综合水泵扬程是由几何高差和管道磨阻变化所组成的。几何高差是不变的，而管道磨阻是随流量的平方而变化。当输配水管道距离长而选的几何高差较小时，管道磨阻在扬程中所占比重就增大；而在后半夜或所需供水量极小时，配水扬程就变得很低，使水泵的工作点远离高效区。

2.2  供水系统变化系数

        (1)  日变化系数K_d

    高日系数K_d1为最高日用水量与年平均日用水量之比，而低日系数为最低日用水量与年平均用水量之比K_d2。一般Kd1在1.2至1.5之间，为了宏观定性分析，取K_d1＝1.4，K_d2＝0.6。

        (2)  时变化系数K_h

        高时系数K_h1为最高小时与日平均小时用水量之比，K_h1在1.3至1.6之间，一般取1.4，低时系数K_h2约为0.5。

2.3  总的综合扬程流量变化

        (1)  取水厂站流量变化：

        一般，取水厂站选泵的扬程按每年最大流量，每年最低水位来考虑，其流量变化系数为：

        水泵工作扬程：H＝H_h＋H_f＝H_h＋CQ²            (1)

        H_h为几何高差，一般不变化；H_f= CQ²为管道磨阻水头。

        磨阻水头变化＝H_fmax/H_fmin＝K_d1²/K_d2²＝5.4

        实际上每年到最低水位机率很小，绝大多数时间均高于这个低水位，所选泵的扬程长期不能运转在高效率区域内。

        (2)  净配水厂站流量变化

        用水的高峰季节，在分压供水系统中要增加供水管网的压力，就要调节管网的供水量，按最大供水量、最高管网压力来选择配水泵及台数。