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陳運珍
1 前言
由于全國各省市城鎮化建設的飛速發展，近年來出現嚴重缺電缺水現象。據統計及預測，全國城市每天缺水2000萬m3，每天排放污水量約1億m3，我國每年新建擴建水廠供水規模近600萬m3/d，污水處理廠的處理能力將達到700萬m3/d左右。建好管好給水廠和污水處理廠緩解水工業與現代化城鎮建設的矛盾，是關系到國計民生的重要課題。在給排水工程的建設和管理運行中，設備運行管理費用很高，其中水廠的電耗約占50%。綜觀給水排水行業，其中絕大多數是老企業，設備陳舊，自動化水平低下，先進控制技術極少采用。近幾年，新建的給排水廠自動化水平有所提高，采用了一些先進控制技術，組建了一些優化調速的綜合自動化監控系統。但大多數新建的FCS、DCS、PLC監控系統也不能進行網絡化監控，造成許多資源的浪費。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，變壓器等設備選擇（特別是水泵機組選擇）、工藝流程總體布局不合理，使給水排水系統的電耗居高不下。筆者認為給排水廠運行管理，應從工藝流程及其配套用電設備的變配電系統的綜合設計系統、加藥系統、水泵機組系統的三方向進行重點研究，要制定每噸水的綜合制造單位電耗和藥耗標準，即要考慮從每噸水的投資到運行的最小耗費。在這里，筆者單就水泵機組的最佳節能技術在實際中的選擇進行分析和研究。
2 城市供水系統特點
2.1 城市供水系統工況特點
一個城市的供水系統特點，就是多水源、多泵站、多水廠、多管網、變化大。一年之中，既有隨季節而變的日變化，又有一日之內隨時間而變化的時變化。進水水質和流量也是非線性的在變化。
設計中一般均以高日高時為設計點，表面上看已滿足了供水需求，但實際上大部分系統均不能滿足實際的水變化。一個供水系統，一個水廠的綜合水泵揚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。當輸配水管道距離長而選的幾何高差較小時，管道磨阻在揚程中所占比重就增大；而在后半夜或所需供水量極小時，配水揚程就變得很低，使水泵的工作點遠離高效區。
2.2 供水系統變化系數
(1) 日變化系數Kd
高日系數Kd1為最高日用水量與年平均日用水量之比，而低日系數為最低日用水量與年平均用水量之比Kd2。一般Kd1在1.2至1.5之間，為了宏觀定性分析，取Kd1＝1.4，Kd2＝0.6。
(2) 時變化系數Kh
高時系數Kh1為最高小時與日平均小時用水量之比，Kh1在1.3至1.6之間，一般取1.4，低時系數Kh2約為0.5。
2.3 總的綜合揚程流量變化
(1) 取水廠站流量變化：
一般，取水廠站選泵的揚程按每年最大流量，每年最低水位來考慮，其流量變化系數為：
水泵工作揚程：H＝Hh＋Hf＝Hh＋CQ2 (1)
Hh為幾何高差，一般不變化；Hf= CQ2為管道磨阻水頭。
磨阻水頭變化＝Hfmax/Hfmin＝Kd12/Kd22＝5.4
實際上每年到最低水位機率很小，絕大多數時間均高于這個低水位，所選泵的揚程長期不能運轉在高效率區域內。
(2) 凈配水廠站流量變化
用水的高峰季節，在分壓供水系統中要增加供水管網的壓力，就要調節管網的供水量，按最大供水量、最高管網壓力來選擇配水泵及臺數。
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