第三水厂原水泵扬程的确定必须以东门水厂配水井水面作为控制点,第二水厂只能通过降低进水进水,推动叶轮旋转,完成计量工作。试验证明,付进水孔不会给水表强行加速,其原因有二:①付进水孔的截面积很小,仅占叶轮盒周围进水孔总面积的1左右;②付进水孔的角度与叶轮盒上原有进水孔的角度有所不同,在强大的水流冲击下,从付进水孔进入叶轮盒的水被迫改变了方向,也就是说,两个动力源变成了一个。所以,水表正常工作时,这个付进水孔进入叶轮盒的水,不会给水表的运转造成任何影响。从多次委托计量测试所得的结果来看,改造后水表的始动流量普遍提高了3个等级,而在小流量、分界流量、公称流量条件下运行时,其技术指标完全符合国家标准要求,流量误差曲线图正常。
给水排水Vol.32No.82006阀门开启度来消耗多余压力,这就造成阀门处不必要的能量损耗,增加了第三水厂配水电耗。为了节约能耗,提出了在东门水厂建进水提升泵站的构想,并进行了测算(见)。由可见,在当前供水条件下,如果拆除东门水厂配水井而以第二水厂进水水面作为控制点,可节约第二水厂水量提升水头近9m,有较大节能前景。
提升泵站建成前后第三水厂节约配水电耗测算项目流量/m3/h所需A点表头压力/m东门水厂第二水厂东门水厂第二水厂A点压力差/m节约电耗/(kWh)/1000m3水当前2080333019.710.788.9214.95设计2080667019.716.323.387.01备注:所计1000m3水电单耗未计算东门水厂提升泵站消耗电量。
方案比较及选择确定工程构想以后,先后提出了以下三种方案。方案一:A点建提升泵站分别对东门水厂、第二水厂水量进行提升,需建设7500m3水库2座,提升泵房1座及相关配套设施。该方案投资大,需另外征地10亩,运行简单可靠,相互干扰少,生产维护工作量大。方案二:东门水厂内建提升泵站分别对新、老两组系统进行提升,需建设5000m3水库1座,提升泵房1座及相关配套设施。该方案运行简单可靠,相互干扰少,生产维护工作量较大,投资较大,占地较多,对建厂40年的老厂来说建设空间有限。方案三:东门水厂内在进水管上安装2台管道泵直接向新、老两组系统配水。该方案工程施工时对厂区影响小,工程量小,只需增加2台水泵及相关配套设施,生产维护工作量较小,但水量调节困难,相互间影响较大,且运行要求较高(需满足水泵吸水口2m水压等条件)。
经过对以上方案的比较论证,决定按方案三进行施工,并做适当修改以克服该方案主要缺点。实际做法是将低压变频调速技术引入本工程以解决水量调节的问题(调节方法将在本文后面部分阐述)。
同时考虑到A点至东门水厂有近5km长的管道,沿途安装有一定数量的排气阀,管道泵安装后,由于水泵抽吸作用可能会造成管道内局部负压引起管道进气,影响管道内水流状态,造成气蚀,甚至导致局部气堵。在施工时,保留原配水井DN900进水管,2台水泵吸水管从该进水管引出,配水井上部保持敞开状态,保证2台管道泵吸水管处于水面以下,避免空气进入管道,使整个管道内水流处于自然流态,杜绝管道气蚀情况的发生。
设备选型东门水厂进水总管DN900,管中心标高4.850m.新系统进水水面标高13.350m,高日平均时流量1400m3/h,进水管DN700;老系统进水水面标高10.200m,高日平均时流量800m3/h,进水管DN500.适当考虑进水量低时新系统为1000m3/h,老系统为600m3/h.水泵扬程考虑进水总管以上水头2m,并适当加以安全水头。结合水泵样本参数,本工程选定2台上海凯士比水泵,其性能参数见,其中55kW水泵机组向新系统配水,18.5kW水泵机组向老系统配水。变频器采用施耐德Altivar38系列低压异步电动机变频器。另外,两组系统分别铺设1条超越管,以便水泵维修等情况下维持水厂正常生产,同时在配水井进水筒内安装电磁液位计1台,增加提升水泵的液控保护,确保安全生产。
提升水泵性能参数水泵型号扬程/m流量/m3/h转速/r/min电机功率/kW16MNC19D4.690048518.520MNC24A81400485554工程投产运行情况东门水厂提升泵站工程于2005年4月建成运行,运行以来第三水厂输水电耗明显降低,电耗降幅达20kWh/1000m3水(未计入东门水厂提升泵站提升电耗),基本达到预期数值。
根据上述伯诺里方程,在管径、管材条件、安装位置确定后,E、F两点的表头压力值与流经DE、DF的管段流量存在平衡关系。当采用水泵调速来实现一组系统进水量改变时,必然会引起另一组系统工况点的改变。
因此,在实际运行中,调节水量的做法为:预先计算一组不同流量及配水井水位高度对应的变频器运行频率的理论数据交值班人员进行调节,值班人员根据实际情况对这些数据加以修正后运用于生产中。计算方法:在水泵特性曲线图上绘出目标工况点,目标扬程依据式(3)确定:水泵特性曲线H=H1-H2+hf+1(3)式中H目标工况点扬程,m;H1系统进水槽水位标高,m;H2配水井水位,m;hf目标流量下吸水管、压水管沿程和局面水头损失之和,m;1考虑的安全水头,m.
以此工况点绘出的管道特性曲线与水泵特性曲线的交点即为水泵全速运行时对应的工况点,目标流量Q1对应的水泵工况点的频率为Q1/Q250Hz,并适当考虑因另一台水泵工况点飘移给当前水泵的影响,即少调节一定频率确定变频器运行频率。