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陳運(yùn)珍

1  前言

    由于全國(guó)各省市城鎮(zhèn)化建設(shè)的飛速發(fā)展，近年來(lái)出現(xiàn)嚴(yán)重缺電缺水現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計(jì)及預(yù)測(cè)，全國(guó)城市每天缺水2000萬(wàn)m³，每天排放污水量約1億m³，我國(guó)每年新建擴(kuò)建水廠供水規(guī)模近600萬(wàn)m³/d，污水處理廠的處理能力將達(dá)到700萬(wàn)m³/d左右。建好管好給水廠和污水處理廠緩解水工業(yè)與現(xiàn)代化城鎮(zhèn)建設(shè)的矛盾，是關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的重要課題。在給排水工程的建設(shè)和管理運(yùn)行中，設(shè)備運(yùn)行管理費(fèi)用很高，其中水廠的電耗約占50%。綜觀給水排水行業(yè)，其中絕大多數(shù)是老企業(yè)，設(shè)備陳舊，自動(dòng)化水平低下，先進(jìn)控制技術(shù)極少采用。近幾年，新建的給排水廠自動(dòng)化水平有所提高，采用了一些先進(jìn)控制技術(shù)，組建了一些優(yōu)化調(diào)速的綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。但大多數(shù)新建的FCS、DCS、PLC監(jiān)控系統(tǒng)也不能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控，造成許多資源的浪費(fèi)。由于許多廠站存在先天性的缺陷，如變電站位置不合理，配電電纜太多太長(zhǎng)，變壓器等設(shè)備選擇（特別是水泵機(jī)組選擇）、工藝流程總體布局不合理，使給水排水系統(tǒng)的電耗居高不下。筆者認(rèn)為給排水廠運(yùn)行管理，應(yīng)從工藝流程及其配套用電設(shè)備的變配電系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)、水泵機(jī)組系統(tǒng)的三方向進(jìn)行重點(diǎn)研究，要制定每噸水的綜合制造單位電耗和藥耗標(biāo)準(zhǔn)，即要考慮從每噸水的投資到運(yùn)行的最小耗費(fèi)。在這里，筆者單就水泵機(jī)組的最佳節(jié)能技術(shù)在實(shí)際中的選擇進(jìn)行分析和研究。

2  城市供水系統(tǒng)特點(diǎn)

2.1  城市供水系統(tǒng)工況特點(diǎn)

    一個(gè)城市的供水系統(tǒng)特點(diǎn)，就是多水源、多泵站、多水廠、多管網(wǎng)、變化大。一年之中，既有隨季節(jié)而變的日變化，又有一日之內(nèi)隨時(shí)間而變化的時(shí)變化。進(jìn)水水質(zhì)和流量也是非線性的在變化。

    設(shè)計(jì)中一般均以高日高時(shí)為設(shè)計(jì)點(diǎn)，表面上看已滿足了供水需求，但實(shí)際上大部分系統(tǒng)均不能滿足實(shí)際的水變化。一個(gè)供水系統(tǒng)，一個(gè)水廠的綜合水泵揚(yáng)程是由幾何高差和管道磨阻變化所組成的。幾何高差是不變的，而管道磨阻是隨流量的平方而變化。當(dāng)輸配水管道距離長(zhǎng)而選的幾何高差較小時(shí)，管道磨阻在揚(yáng)程中所占比重就增大；而在后半夜或所需供水量極小時(shí)，配水揚(yáng)程就變得很低，使水泵的工作點(diǎn)遠(yuǎn)離高效區(qū)。

2.2  供水系統(tǒng)變化系數(shù)

        (1)  日變化系數(shù)K_d

    高日系數(shù)K_d1為最高日用水量與年平均日用水量之比，而低日系數(shù)為最低日用水量與年平均用水量之比K_d2。一般Kd1在1.2至1.5之間，為了宏觀定性分析，取K_d1＝1.4，K_d2＝0.6。

        (2)  時(shí)變化系數(shù)K_h

        高時(shí)系數(shù)K_h1為最高小時(shí)與日平均小時(shí)用水量之比，K_h1在1.3至1.6之間，一般取1.4，低時(shí)系數(shù)K_h2約為0.5。

2.3  總的綜合揚(yáng)程流量變化

        (1)  取水廠站流量變化：

        一般，取水廠站選泵的揚(yáng)程按每年最大流量，每年最低水位來(lái)考慮，其流量變化系數(shù)為：

        水泵工作揚(yáng)程：H＝H_h＋H_f＝H_h＋CQ²            (1)

        H_h為幾何高差，一般不變化；H_f= CQ²為管道磨阻水頭。

        磨阻水頭變化＝H_fmax/H_fmin＝K_d1²/K_d2²＝5.4

        實(shí)際上每年到最低水位機(jī)率很小，絕大多數(shù)時(shí)間均高于這個(gè)低水位，所選泵的揚(yáng)程長(zhǎng)期不能運(yùn)轉(zhuǎn)在高效率區(qū)域內(nèi)。

        (2)  凈配水廠站流量變化

        用水的高峰季節(jié)，在分壓供水系統(tǒng)中要增加供水管網(wǎng)的壓力，就要調(diào)節(jié)管網(wǎng)的供水量，按最大供水量、最高管網(wǎng)壓力來(lái)選擇配水泵及臺(tái)數(shù)。

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