龔 婷

（浙江康恩貝集團(tuán)醫(yī)療保健品有限公司，浙江金華 321109）

0 引言

對于多數(shù)制藥企業(yè)來說，有的以地下水為生產(chǎn)和生活用水，將各水源井水集中到蓄水池，再向各用水單位供水；或者有的利用水廠供給的水源，整個廠區(qū)形成一個單獨(dú)的供水系統(tǒng)。在供水過程中，如何保證整個供水系統(tǒng)的穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，并能夠適應(yīng)生產(chǎn)用水變化的需要是一個關(guān)鍵問題。如果能夠恰當(dāng)配備水泵的容量，則有利于提高調(diào)速供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性及運(yùn)行效率。

1 供水系統(tǒng)調(diào)速水泵的效率分析

在實(shí)際工程應(yīng)用中，計算水泵的揚(yáng)程公式常常簡化為如下公式：

式中 H——水泵的揚(yáng)程（m）；

PV、PR——水泵進(jìn)、出口壓力表讀數(shù)（m）。

根據(jù)壓力單位換算1 MPa=101.97 m水柱，在實(shí)際工程運(yùn)算中簡化后按壓力表讀數(shù)1 MPa≈100 m水柱計算，所以本文中壓力單位均以水柱高度計算。根據(jù)公式（1），即可直接從壓力表差值中讀出其揚(yáng)程。

公式（1）簡單表達(dá)了水泵的揚(yáng)程H與其出水壓力PR有一定的關(guān)系，影響水泵出水壓力PR的因素主要有2個：（1）水量改變會引起揚(yáng)程波動，從而導(dǎo)致出水壓力PR發(fā)生變化；（2）如果此時水量保持不變，進(jìn)口壓力PV變化，也會導(dǎo)致出水壓力PR發(fā)生變化。用流量Q—揚(yáng)程H曲線來表示水泵的工作曲線，平常是以水泵出水壓力PR作為調(diào)速水泵的控制參數(shù)，而在此以水泵的流量Q—出水壓力PR曲線作輔助分析，將該曲線稱為工況曲線，曲線上的點(diǎn)稱為工況點(diǎn)。

1.1 供水量改變時調(diào)速水泵的運(yùn)行效率

在恒壓供水系統(tǒng)水泵的速度調(diào)節(jié)方式下，利用工況曲線對供水量改變時引起水泵揚(yáng)程波動的情況進(jìn)行分析，當(dāng)進(jìn)口壓力PV=0時，則PR=H，如圖1所示。工況曲線SH表示調(diào)速水泵全速運(yùn)行狀態(tài)，工況點(diǎn)為A，供水壓力為PB；當(dāng)供水量下降時，調(diào)整調(diào)速裝置，降低水泵的運(yùn)行速度，則水泵的工況曲線為SL，工況點(diǎn)為B，供水壓力也為PB。由圖1可知，A、B兩點(diǎn)壓力相同即揚(yáng)程相同，但不是等效率工況點(diǎn)，曲線ηH、ηL為對應(yīng)于曲線SH和SL的水泵效率曲線，顯示各工況點(diǎn)所對應(yīng)的效率點(diǎn)。根據(jù)比例定律得出，曲線SH上的C點(diǎn)與曲線SL上的B點(diǎn)等效，如下式：

圖1中，PC、PD為C、D點(diǎn)對應(yīng)壓力（m）；η為運(yùn)行效率；Qa～Qd為A～D點(diǎn)對應(yīng)的水量（m3）；PB為供水保證壓力（m）。

由圖1可知，C點(diǎn)位于A點(diǎn)與B點(diǎn)之間的位置，C點(diǎn)對應(yīng)流量Qc和壓力PC，大于B點(diǎn)的流量Qb和壓力PB。調(diào)速裝置如果沒有投入使用，在供水量減少時，圖1中D點(diǎn)則為水泵的工作點(diǎn)。當(dāng)供水量減少，水泵效率點(diǎn)左移；和沒有調(diào)速裝置的工況點(diǎn)對比，有調(diào)速裝置的工況點(diǎn)相對靠右。

圖1 水泵壓力工作曲線和效率曲線

1.2 進(jìn)口壓力變化時水泵運(yùn)行效率

從公式（1）可以看出，當(dāng)水泵出水壓力保持恒定時，不考慮水量改變，水泵進(jìn)口壓力升高，則水泵揚(yáng)程下降。SH、SL表示前后變化的水泵工作曲線，A、B為工況點(diǎn)，如圖2所示，結(jié)合圖1中的分析，B點(diǎn)和C點(diǎn)為等效率點(diǎn)，ηH、ηL是其對應(yīng)的效率曲線。也就是說，當(dāng)水泵進(jìn)口壓力升高時，速度降低，不考慮水量改變，水泵的效率點(diǎn)逐漸向右移動。

圖2 水泵揚(yáng)程工作曲線和效率曲線

通過1.1和1.2的分析說明，從水泵運(yùn)行效率看，沒有調(diào)速裝置的水泵運(yùn)行效率要低于有調(diào)速裝置的水泵。

2 如何合理配備調(diào)速水泵與定速水泵的容量

筆者針對接觸的一些設(shè)計方案，考慮到調(diào)速水泵價高且難維修，多數(shù)為1臺調(diào)速水泵配多臺定速水泵的供水系統(tǒng)，有些調(diào)速水泵與定速水泵容量配比甚至是1:1，從實(shí)際使用中可以發(fā)現(xiàn)，不恰當(dāng)?shù)娜萘颗浔韧鶗?dǎo)致供水系統(tǒng)運(yùn)行效率降低。下面筆者結(jié)合上一節(jié)中對供水系統(tǒng)運(yùn)行效率的分析結(jié)果，談一談?wù){(diào)速水泵與定速水泵容量配比為1:1時的系統(tǒng)運(yùn)行。

由于調(diào)速水泵的運(yùn)行效率隨著水泵供水量的降低而逐漸降低，在定速水泵容量設(shè)置過大時，則調(diào)速水泵只能在很小范圍內(nèi)調(diào)整水量，但實(shí)際上供水量因?yàn)橛盟畱舻男枰遣粩喟l(fā)生變化的，供水量稍有減少，系統(tǒng)即執(zhí)行定速水泵停機(jī)操作，使定速水泵出現(xiàn)頻繁操作現(xiàn)象。對已經(jīng)投入使用的調(diào)速水泵的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，一般情況下當(dāng)調(diào)速水泵出水量在40%以下時，則運(yùn)行效率較低。這種容量配比為1:1時的供水系統(tǒng)，會因定速水泵容量過大，導(dǎo)致整個系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，容量過大的定速水泵投入運(yùn)行后，調(diào)速水泵在低效區(qū)運(yùn)行，起不到應(yīng)有的節(jié)能效果。

調(diào)速水泵理論上可在0～100%的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)水量，但通過以上分析，當(dāng)調(diào)速水泵出水量小于40%時，則在低效區(qū)運(yùn)行，綜合考慮水泵運(yùn)行效率，得知調(diào)速水泵應(yīng)在出水量為60%左右時來調(diào)節(jié)水量。我們設(shè)定定速水泵參數(shù)為：在保證額定供水壓力的情況下，定速水泵供水量為調(diào)速水泵可調(diào)節(jié)水量的50%，即定速水泵的容量按設(shè)定參數(shù)確定，當(dāng)調(diào)速水泵少于40%的出水量時，設(shè)置調(diào)整調(diào)速水泵在最低速度運(yùn)行，而在供水量出現(xiàn)繼續(xù)減少的情況下，定速水泵才會停機(jī)。也就是說，調(diào)速水泵下調(diào)幅度可以達(dá)到30%，從而提高了運(yùn)行效率，而且不會出現(xiàn)頻繁操作定速水泵的現(xiàn)象。

3 結(jié)語

綜上所述，保證供水系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，減少頻繁啟停水泵的關(guān)鍵在于如何合理配備調(diào)速水泵與定速水泵的容量，當(dāng)調(diào)速水泵與定速水泵的容量配比為1:0.3時，可以促使水泵高效運(yùn)行，而且調(diào)速水泵在定速水泵啟用后有充分的調(diào)節(jié)余地，上下調(diào)整幅度可以達(dá)到額定容量的30%左右。在供水系統(tǒng)中，應(yīng)從提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性及運(yùn)行效率2方面綜合考慮，以合理配備調(diào)速水泵與定速水泵的容量。

［1］陳次昌.流體機(jī)械基礎(chǔ)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003

［2］李振東.城鎮(zhèn)供水工程［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009

［3］李亞峰.水泵及水泵站［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009