实用、快速的水泵能耗在线估算

   上海浦东威立雅自来水有限公司    冯雪松

　　摘要： 根据物理概念推导出了水功率公式，根据所推导的公式，只要测得常规的水泵流量、扬程、耗电量，即可估算出机泵的运行效率。

　　【关键词】 水泵 能耗 水功率公式 效率

　　一、前言

　　水泵是水行业中耗能最大的设备，在其使用寿命内，它所消耗能源的价值相当于本身价值的1~80倍，而一辆汽车在其使用寿命内，平均所消耗燃料的价值相当于本身价值。因此保持水泵经常性的在高效区间运行，准确掌握水泵运行工况对于供水可靠性和节能降耗有十分重要意义。下文介绍的是运行中的水泵，只要测得常规数据就能估算出水泵机组的能耗参数。

　　二、水功率公式推导

　　把一定体积的水在单位时间内提升到一定的高度，需要外界动力。现假设把提升液体所做的功

　　W=VDgH                                （1）

　　式（1）中V--液体的体积，单位为m3；

　　D--液体的密度，单位为kg/m3；

　　g--重力加速度，9.805m/s2；

　　H－提升高度，单位为m。

　　单位时间内所作的功为功率

　　P=W/t=（VDgH）/t=QDgH （2）

　　式（2）中Q--单位时间内的流量，单位为m3/s。

　　在工程上常把Q以每小时的流量为单位，则式（2）成为

　　P= HQ/(0.102×3600)= HQ/367.2  （3）

　　式（3）是每小时提升某一水量至某一高度时的功率计算式，P称水功率或水马力。

　　三、水泵能耗估算

　　供水行业常用每千立方米的耗电量，或每千立方米/每兆帕的耗电量来衡量供水的单耗。

　　1.每千立方米水的耗电量估算

　　水泵输出每千立方米水所消耗的电量称为每千立方米水的耗电量。它表示电度表数除以流量。一般工业用的水泵运行效率都在ηp=80%以上，电动机效率ηm=90%以上。今取ηp=80%，ηm=90%，则提升1000m3/h水量的单耗

　　P=HQ/(367.2ηpηm)=1000H/(367.2×0.8×0.9)=3.782H  （4）

　　上式说明每千立方米的耗电量是正比于扬程的。若设出厂扬程为35m，则供1000 m3水的耗电量应不大于3.782×35=132.37kW·h。若实际供1000 m3水的耗电量大于此值时，则这台泵组的运行总效率小于ηpηm=0.8×0.9=0.72。水泵效率小于0.8，或电动机效率小于0.9。

　　2.每千立方米水/每兆帕的耗电量估算

　　每千立方米水单耗量是随扬程而变化的，不同扬程每千立方米的耗电量是不同的，因此只有在相同的扬程下作比较才有意义。这个单位扬程包括泵的进水扬程，亦称全扬程。

　　现设泵组总效率 η=ηpηm=1，Q=1000m3/h，H=1MPa，则电源供给的电能

　　PE=HQ/(3.6η)=1×1000/(3.6×1)=277.778           （5）

　　这是一个很有用的估算值。一台水泵或一组泵群，在实际运行时的每千立方米/每兆帕的耗电量与277.778的比值，就是泵组的总效率。

　　四、计算实例

　　凌桥水厂出水泵房中有两台泵组在运行，运行记录见下表。22#泵：流量Q=4580m3/h，耗电量P=576kW ；27#泵：流量Q=7230m3/h，消耗功率P=888 kW 。出厂压力均为320KPa。

　　注：吸水井水位至泵轴中心高度为2.05m，所有水头损失为0.80m。

　　水泵吸入扬程是2.05+0.80=2.85m，将2.85除以102后为0.028MPa。水泵全扬程为0.32+0.028=0.348MPa。

　　1）22#泵每千吨水/每兆帕耗电量=576/（4.58×0.348）=361.4 kW·h。

　　所谓每千立方米/每兆帕的耗电量称为配水单位电耗。它表示电度表数除以流量再除以全扬程。

　　2）27#泵每千吨水/每兆帕的耗电量=888/（7.23×0.348）=352.9 kW·h。

　　因为效率为100%时的每千吨水/每兆帕的耗电量为277.778 kW·h， 22#泵组总效率为277.778/361.4=0.77。因为泵组总效率η=ηpηm，所以泵的效率Pη=0.77/0.92=0.84（设电动机效率ηm =0.92）。

　　27#泵组总效率为277.778/352.9=0.79。泵的效率Pη=0.79/0.92=0.86（设电动机效率ηm =0.92）。

　　五、结语

　　评价水泵是否经济运行，要从整个系统去分析研究。供水管网的扬程和流量是时刻变化的，当系统发生变化时，水泵工况点就会发生变化。为了掌握水泵机组的运行工况，有许多测试方法，如水力学方法、热力学方法，水泵流量－扬程工作特性曲线的测试等等。在测试时，往往需控制阀门开启度及管道的切换，还需电气线路的连接，过程复杂。上述的测试方法其管路、电路不需任何变动，非常简单，特别适用有多台水泵的泵房，是一种即实用又快速的水泵能耗在线估算。需要注意的是，测试时水泵的进出水阀门必须处在全开状态，否则还得计及阀门的损耗。

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