魏 鑫 （太原供水集团有限公司草坪制水分公司，山西 太原 030027）

随着我国城镇化进程的不断加大人口密度不断增加而带来了供水需求不断扩大，对于供水压力和数量需求带来了更高和更精准的要求。如何综合考虑经济社会效益和供水企业生产运营效益之间的平衡，达到最优资源配置，水泵的性能参数作为供水机泵重要技术参数，流量和扬程是水泵选择的决定性指标。切合实际的水泵能够保证既定区域内供水管网的压力和流量满足用户需求等稳定运行，同时能够让机组在高效区间运行达到节能降耗的经济性能要求。

1 原机组的运行工况概述

在城镇人口增加供水需求不断增加而供水区域不断扩大的实际情形之下，提升水质和供水保障能力也是城市公共服务极其重要的一个环节。因此，在综合要求发生大幅度的提升之后，供水机组的实际需求就需要精准的定位，对于供水机组的性能要求也发生了变化。在科学把握供水区域的实际情况，进行精准的供水需求定位，选择合适的供水工艺流程，以科学发展观为基本导向以节能降耗为重要参照指标，是H市供水公共服务提升的目标所在。同时，目前我国的供水工艺流程中，多数地市的供水水源单一，应对应急性风险的能力较弱，为了保障安全稳定和保质保量的供水，满足城市居民和工业运行的需求，有必要结合H市的供水实际情况，充分了解城市供水需求，以特定的区域为例，进行准确的定位，提出在供水需求改变下如何对供水流程进行改进的措施，选择最佳经济社会效益的方案，是本研究的本质之所在。

根据当时的实际需求设计要求，H市T水厂的机组中，水泵的扬程为9.22m，流量为3580 m/h，依据水泵的技术指标检测报告，按照我们国家现行的质量标准ISO 9906-1999，选定的水泵能够满足现行的实际需求设计要求。但是，在实际运行一段时间之后，经过流量计指数等相关的运行统计数据发现，在实际中的流量达到了4320 m/h，高出了原来设计流量3580 m/h大约20.67%，表明原来的设计工况与实际运行的工况不符。按照实际需求要求进行设计的水泵运行曲线图如图1所示。

从下图可以看出，当机组在实际运行中流量达到了4320 m/h及以上的时候，工况点在特性的曲线的右端，耗能不断加大，增速变快，明显远离了机泵高效运行的区域，并且，长期超负荷运行容易引起机组发热而更容易磨蹭加快等问题导致机组故障。根据现有的供水管网实际情况，运行机组的固定资产折旧情况等，综合考虑经济效益，采取水泵叶轮切削的措施是最佳选择方案。

水泵运行曲线图

水泵试运行的运行数据统计表 表1

2 水泵叶轮切削方案设计

根据切削比例公式，如果利用公式H/H=（D/D）之间的关系，其中公式中的H、D表示水泵叶轮切削前的扬程和叶轮直径，而H和D表示切削后的水泵扬程和叶轮直径。由于城镇供水要求的提升，在实际供水过程中，管网的更新、消毒的工艺流程改进和水源的水质变好等因素使得流量相对变大，进水量必然增加。依据水泵特性曲线，将H=13m、H=9.22m，水泵现在的叶轮直径700mm代入到公式H/H=（D/D）中，可以计算得到，D=589.51mm。我们进行流量的验算，计算得到的流量不能满足实际的需要。因此，我利用另外一个的水泵叶轮切削公式Q/Q=D/D进行计算。在原设计扬程9.22m，设计流量3580 m/h的条件下，依据上图1-1的水泵特性曲线，原来的流量满足扬程9.22m时流量为3900 m/h，将叶轮的直径700mm代入公式Q/Q=D/D，可以计算得到D=642.56mm，那么，需要切削的就是700-642.56=57.44mm。如果我们考虑水泵在后续的运行中产生一定的磨损量，适当预留切削的尺度，那么先切削去40mm后水泵叶轮的直径就是660mm。为了验证切削量是否符合实际的运行需求，笔者进行了运行试机，运行试机在各个出口压力调试下的运行统计数据如表1所示。

3 变频调速下的水泵运行工况

在供水的实际需求中，往往出现用水高峰时机组在运行，用水低峰时会出现机组空载的现象。为了解决这样的问题，采取变频调速的办法是比较通用的做法。采用变频器可使系统工作状态平缓稳定，改变转速来调节用水供应，避免机组在运行过程中出现过载、空蚀、气蚀等问题，并可降低转速实现节能降耗的目标。基于此，对机组进行变频调速的运行，以实现高效运行，最佳经济效益的运行和节能降耗的作用。根据机组的实际运行情况，辅助以变频器通过改变电动机频率来调节水泵的转速，根据白天用水平峰谷、夜间用水平峰谷几种实际运行的常用工况，测出给水泵总流量、对应的给水泵进出口压力、进出水池水位、开泵数量，校核实际管路阻力，方便根据实际运行工况及管路阻力调整运行方案。工况分析如表2所示。

机泵运行工况分析对比表 表2

从表2可以看出，经过变频调速后的机组在实际的运行中，七种工况下，效率都能达到80%以上，基本上满足了节能降耗和经济运行的目标。依据前期我们对于H市T水厂供水区域的调研分析，在供水高峰阶段时的供水量最高值为3820m/h，供水平稳时段一般在3400m/h左右，供水低谷时段的供水一般在2900 m/h及之下。选取了7种具有典型代表性的运行工况实际情形，能够对实际供水中的各种情况进行有效覆盖，所以，改进后的供水方案能够满足供水的实际需求。并且，在以后的实际运行中，可能会因进出水位变化、系统阻力误差、电机转速波动等因素，实际工况有所偏差，可通过校核实际管路阻力，根据实际工况及管路阻力在现有运行方案的基础上精准调整运行方案，保证水泵高效运行。