CN109191018A - 一种水厂多台水泵节能管理方法 - Google Patents

一种水厂多台水泵节能管理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种水厂多台水泵节能管理方法，步骤S1、获取水厂泵房中各台水泵或各并联水泵的性能曲线，并保存各台水泵或各并联水泵的性能曲线；步骤S2、从各台水泵或各并联水泵出水管的流量表中采集各台水泵或各并联水泵的供水流量，并根据供水流量从性能曲线中获取各台水泵或各并联水泵的扬程和效率；步骤S3、根据获取的扬程和效率计算出水厂泵房中各台水泵或各并联水泵的能耗比值；步骤S4、对计算出的各台水泵或各并联水泵的能耗比值进行比较，并根据比较结果从中选出能耗比值最小的水泵或者并联水泵投入运行。通过本发明方法可实现从多台水泵或者并联水泵中选出最佳的水泵进行运行，从而达到省电节能的目的。

Description

一种水厂多台水泵节能管理方法
技术领域
本发明涉及水务领域，特别涉及一种水厂多台水泵节能管理方法。
背景技术
随着城市用水量和压力的不断变化，水泵在高效区内的工作点也会发生位移，甚至导致工作点不在高效区范围内，并造成电能的浪费。目前，有部分水厂都是采用变频变速水泵来调整工作点在高效区范围内，从而达到节能的目的。但是，由于变频变速需要消耗一定的电能，水厂又有多台水泵可供选择，所以存在有多种运行方式：可以采用变频变速运行方式，也可以采用启动新的水泵运行，还可以采用水泵并联运行方式，而在这些方式中，哪种最节能？针对上述如何快速选择运行方式、水泵级配如何组合才能节电等问题，现有技术中缺乏有效的解决方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种水厂多台水泵节能管理方法，通过该方法可实现从多台水泵或并联水泵中选出最佳的水泵进行运行，从而达到省电节能的目的。
本发明是这样实现的：一种水厂多台水泵节能管理方法，所述方法包括如下步骤：
步骤S1、获取水厂泵房中各台水泵或各并联水泵的性能曲线，并保存各台水泵或各并联水泵的性能曲线；
步骤S2、从各台水泵或各并联水泵出水管的流量表中采集各台水泵或各并联水泵的供水流量，并根据供水流量从性能曲线中获取各台水泵或各并联水泵的扬程和效率；
步骤S3、根据获取的扬程和效率计算出水厂泵房中各台水泵或各并联水泵的能耗比值J，J＝(1+a)H/(Hminη)，其中，H表示水泵或并联水泵在采集的供水流量下的扬程，Hmin表示水厂泵房的最低供水压力，η表示水泵或并联水泵在采集的供水流量下的效率，a表示变频器的耗电量占水泵或并联水泵运行功率的百分比；
步骤S4、对计算出的各台水泵或各并联水泵的能耗比值J进行比较，并根据比较结果从中选出能耗比值最小的水泵或并联水泵投入运行。
2、根据权利要求1所述的一种水厂多台水泵节能管理方法，其特征在于：所述步骤S1还包括：
利用实测数据去校正保存的各台水泵或各并联水泵的性能曲线，具体包括：
任意选取一时间段，计算出在该时间段内的平均供水压力H均，其中，Hi表示水泵或并联水泵在i时刻的扬程，Qi表示水泵或并联水泵在i时刻的供水流量；
根据平均供水压力计算出水泵或并联水泵的实测效率其中，Qij表示水泵或并联水泵在选取的时间段内的用水量，Wij表示水泵或并联水泵在选取的时间段内的用电量；
利用计算出的实测效率去校正保存的对应水泵或并联水泵的性能曲线上的数据。
本发明具有如下优点：1、通过本发明方法可实现根据用水量和压力的变化来从多台水泵或并联水泵中选出耗电量最少的水泵并投入运行，从而可达到省电节能的目的；2、在使用的过程中，还利用实测数据去校正保存的各台水泵或各并联水泵的性能曲线，可大大提高计算出的能耗比值的准确性。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一种水厂多台水泵节能管理方法的执行流程图。
具体实施方式
请参照图1所示，一种水厂多台水泵节能管理方法，所述方法包括如下步骤：
步骤S1、获取水厂泵房中各台水泵或各并联水泵的性能曲线，并保存各台水泵或各并联水泵的性能曲线；其中，并联水泵是指由两台或者两台以上水泵并联组成的水泵组合，在具体实施时，可以通过制图法等方式来得到并联水泵的性能曲线。由于每台水泵在出厂时都会有对应的性能曲线，在水泵刚开始投入使用时，可以直接利用出厂时对应的性能曲线，而并联水泵则可以通过实际测试或者根据各台水泵在出厂时的性能曲线绘制出新的性能曲线；在水泵投入使用一段时间后，则可以根据实际测试数据来更改水泵或并联水泵上的性能曲线。
步骤S2、从各台水泵或各并联水泵出水管的流量表中采集各台水泵或各并联水泵的供水流量，并根据供水流量从性能曲线中获取各台水泵或各并联水泵的扬程和效率；
步骤S3、根据获取的扬程和效率计算出水厂泵房中各台水泵或各并联水泵的能耗比值J，J＝(1+a)H/(Hminη)，其中，H表示水泵或并联水泵在采集的供水流量下的扬程，Hmin表示水厂泵房的最低供水压力，η表示水泵或并联水泵在采集的供水流量下的效率，a表示变频器的耗电量占水泵或并联水泵运行功率的百分比；
其中，能耗比值具体指的是配水电耗的比值，所谓的配水电耗是指水厂二级泵房向城市管网输配水所消耗的单位电量，用于考核配水水泵机组的综合效率的高低。可以用配水单耗计算，配水单耗是在规定水泵扬程H米即供水压力1兆帕条件下，水泵取水或供水一千立方米的耗能指标，其计算式为：
p＝1000/(367η/H)＝2.7248H/η，其中，
P表示配水单耗，单位为：kWh/(km3·MPa)
H表示水泵扬程，单位为：m
η表示水泵运行效率。
能耗比值J的计算式是：设水厂泵房维持最低供水压力Hmin的功率为kHminQ(K为常数，Q为水泵的供水流量)，水泵运行所用功率为kHminQ/η，变频器耗电为N，则变频泵总耗电＝kHminQ/η+N，计算能耗比值：
J＝(kHQ/η+N)/(kHminQ)(k为常数)；
设变频器的耗电量占水泵运行功率的a％，即N＝aKHQ/η，公式化简为：J＝(kHQ/η+akHQ/η)/(kHminQ)(k为常数)，即J＝(1+a)H/(Hminη)；
根据公式J＝(1+a)H/(Hminη)可知：
1、当采用定速泵时，变频器消耗功率N＝0时，此时公式化简为：J＝H/(Hminη)；
2、当采用变频泵时，设变频器的耗电量占水泵运行功率的3％，此时公式化简为：
J＝1.03H/(Hminη)。
步骤S4、对计算出的各台水泵或各并联水泵的能耗比值J进行比较，并根据比较结果从中选出能耗比值最小的水泵或并联水泵投入运行。
由于水泵自身磨损或者其它原因，可能会导致曲线的数据出现偏差，为了确保数据的精确性，所述步骤S1还包括：
利用实测数据去校正保存的各台水泵或各并联水泵的性能曲线，具体包括：
任意选取一时间段，计算出在该时间段内的平均供水压力H均(单位为：m)，其中，Hi表示水泵或并联水泵在i时刻的扬程，Qi表示水泵或并联水泵在i时刻的供水流量；例如，选取的时间段为10小时，那么就计算出在这10小时内的平均供水压力；
根据平均供水压力计算出水泵或并联水泵的实测效率其中，Qij表示水泵或并联水泵在选取的时间段内的用水量，单位为：km3；Wij表示水泵或并联水泵在选取的时间段内的用电量，单位为：kWh；
利用计算出的实测效率去校正保存的对应水泵或并联水泵的性能曲线上的数据。
下面以一个具体实施例来对本发明做进一步说明：
假设水厂设定管理压力为0.39MPa～0.49MPa，白天供水压力为0.40MPa，夜间供水量减少至360m3/h，供水压力为0.48MPa，需要调整运行方式，现有一台变频泵和二台定速泵备用，通过性能曲线获得3台水泵的参数如下：
(1)变频泵在Q＝360m3/h时，扬程H＝45米，效率η＝84％；
(2)定速泵A在Q＝360m3/h时，扬程H＝48米，效率η＝86％；
(3)定速泵B在Q＝360m3/h时，扬程H＝43米，效率η＝82％；
那么，哪一台水泵在省电方面会被优先考虑投入运行呢？
已知1MPa＝103.36m，则：0.39MPa＝40.3米，设变频器的耗电量占水泵运行功率的3％，现开始计算能耗比值：
变频泵：J＝1.03H/Hminη＝1.03×45/(40.3×84％)＝1.369；
定速泵A：J＝H/Hminη＝48/(40.3×84％)＝1.418；
定速泵B：J＝H/Hminη＝43/(40.3×82％)＝1.30；
通过比较计算出能耗比值后，定速泵B可以优先考虑投入运行。
下面以另一个具体实施例来对本发明中利用实测数据去校正保存的各台水泵的性能曲线做进一步说明：
假设，某水厂1号水泵运行108小时，总供水量为84356m3，总耗电量为13562kWh，平均扬程为0.425MPa，则水泵的实测效率计算如下：
Qij＝84256/1000＝84.256km3,H均＝0.425MPa×103.36＝43.98m，Wij＝13562kWh；
假设从保存的水泵的性能曲线上获得的效率为78.24％，那么，就用计算出的实测效率75.08％去校正保存的78.24％，即将保存的78.24％修改为75.08％。
综上所述，本发明具有如下优点：1、通过本发明方法可实现根据用水量和压力的变化来从多台水泵或并联水泵中选出耗电量最少的水泵并投入运行，从而可达到省电节能的目的；2、在使用的过程中，还利用实测数据去校正保存的各台水泵或各并联水泵的性能曲线，可大大提高计算出的能耗比值的准确性。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (2)

1.一种水厂多台水泵节能管理方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
步骤S1、获取水厂泵房中各台水泵或各并联水泵的性能曲线，并保存各台水泵或各并联水泵的性能曲线；
步骤S2、从各台水泵或各并联水泵出水管的流量表中采集各台水泵或各并联水泵的供水流量，并根据供水流量从性能曲线中获取各台水泵或各并联水泵的扬程和效率；
步骤S3、根据获取的扬程和效率计算出水厂泵房中各台水泵或各并联水泵的能耗比值J，J＝(1+a)H/(Hminη)，其中，H表示水泵或并联水泵在采集的供水流量下的扬程，Hmin表示水厂泵房的最低供水压力，η表示水泵或并联水泵在采集的供水流量下的效率，a表示变频器的耗电量占水泵或并联水泵运行功率的百分比；
步骤S4、对计算出的各台水泵或各并联水泵的能耗比值J进行比较，并根据比较结果从中选出能耗比值最小的水泵或并联水泵投入运行。
2.根据权利要求1所述的一种水厂多台水泵节能管理方法，其特征在于：所述步骤S1还包括：
利用实测数据去校正保存的各台水泵或各并联水泵的性能曲线，具体包括：
任意选取一时间段，计算出在该时间段内的平均供水压力H均，其中，Hi表示水泵或并联水泵在i时刻的扬程，Qi表示水泵或并联水泵在i时刻的供水流量；
根据平均供水压力计算出水泵或并联水泵的实测效率其中，Qij表示水泵或并联水泵在选取的时间段内的用水量，Wij表示水泵或并联水泵在选取的时间段内的用电量；
利用计算出的实测效率去校正保存的对应水泵或并联水泵的性能曲线上的数据。
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