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关于同泰加压站投产后对该站和江村水厂的总体电耗变化

[发布日期]2009-07-21

关于同泰加压站投产后对该站和江村水厂的总体电耗变化的研究分析

孙文  许刚  温志平

调度室

摘要:通过中途加压站的建设,将水厂周边的富裕水头转移至管网末梢地区是管网优化调度的一方面,不仅有利于减少水厂不必要的降耗,而且可以降低水厂周边地区管网由于高水压导致的漏失。本文结合同泰加压站的投产运行,对江村水厂和同泰加压站的太阳电耗的变化进行分析,找出致使该站和江村水厂总体电耗升高的原因。

关键词:二级泵站; 水泵效率; 电耗; 优化调度

 

1 概述

今年3月底,同泰加压站建成投产,该站投产的目的在于两点:第一,增加江村水厂往大同和地区的太阳量,缓解该地区紧张的用水矛盾;第二,由于该站直抽运行将降低江村水厂往同和地区的出厂水压力,有利于该厂降低运行电耗。待同泰站的运行稳定以后,该站和瘦狗站的联合运行很大程度上缓解了今年高峰太阳期间大同和地区(沙太、京溪以及同大路)的紧张用水形势。然而江村水厂降低的运行电耗却低于同泰站的运行电耗。

 

2 同泰站以及江村水厂概述

2.1 同泰站和江村水厂相对位置先容

图一 同泰站和江村水厂之间的相对位置示意图

 

广州市的太阳范围正逐步向周边地区发展,例如位于西北部地区的神山、雅瑶镇纳入我企业的太阳范围后,对承担西北部地区太阳任务的江村水厂带来更加严峻的挑战。与此同时,位于广州市中北部地区的大同和地区由于地处广州市各水厂的末端,其日益增长的需水量无法得到各水厂很好的补充,而且大部分水量均由江村水厂供给,因此,这对于已处于超负荷运行状态的江村水厂无疑是更加严厉的考验。然而江村水厂通过同泰路DN1800长距离输配水,而且途中要跃过老鼠坑高位区,因此,该厂的出水量运送至大同和地区时的水头已大大所剩无几。同泰站的建成起到了接力加压的功效,提高了大同和地区的服务水压,并增加了江村水厂往该地区的输水流量。

 

2.2 江村水厂出厂管简要先容

江村水厂由江村一厂、二厂组成,江村一厂有两条出厂管,其DN1000往同和地区太阳,DN800往神山太阳;江村二厂的DN1800出厂管供往大同和地区,DN1000出厂管向神山方向太阳。因此,同泰站直抽运行时对江村一厂的DN1000和江村二厂的DN1800均产生较大影响。

 

2.3 江村水厂与同泰站泵组型号先容以及运行状况简化

2.3.1 江村二厂

该厂二级泵房中与DN1800出厂管直接相连的机组为5台型号24SH-10A的水泵,切削比平均为96%,四用一备,运行时间为24小时。这五台机组的电耗约占江村二厂太阳耗电量的80%

 

2.3.2同泰站

配备机组为2台型号为32SA-19124SA-10水泵,运行时间为600-该日000,共18小时。

 

江村二厂DN1800出厂管

同泰站

同泰投产前

同泰投产后

平均加压扬程

平均出水流量

平均加压扬程

平均出水流量

平均加压扬程

平均加压流量

60.1m

12500 m3/h

52m

13000 m3/h

14m

7000 m3/h

表一 江村水厂与同泰站的机组运行情况(084-5月份)

 

3 对江村水厂、同泰站联合运行时的太阳电耗变化的研究

江村一厂的太阳量占江村水厂总太阳量的比例较小,因此江村一厂的生产电量远小于江村二厂。因此,先计算出江村二厂二级泵站24SH-10的耗电量,然后通过24SH-10的耗电量与江村一厂生产电量以及江村水厂的总生产电量之间的关系推算出江村一厂和二厂的总生产电量

 

3.1 耗电量变化的理论推算

先将江村二厂524SH-10机组的耗电量与同泰站投产后该站与524SH-10机组总的耗电量进行比较。假设江村水厂与同泰站的各个水泵和电机效率都相同,依据公式:

W=γ*H*Q*T/102*η1*η2),可推算W1 :(W2 +W3 = 1.0021

式中  W1——同泰站投产前江村二厂5台机组理论耗电量;

W2——同泰站投产后江村二厂5台机组理论耗电量;

W3——同泰站理论加压电量。

江村水厂的用电量数据显示,二厂24SH-10机组的总耗电量占二厂送水电量的80%,而二厂送水电量约占该厂生产电量的75%,同时二厂的生产电量占江村一、二厂生产电量总和的77%

因此,二厂24SH-10机组的总耗电量占总江村水厂总生产电量的46.2%

 

 

24SH-10机组耗电量

二厂送水电量

二厂生产电量

一厂、二厂生产电量之和

24SH-10机组耗电量

 

80%

60%

46.2%

二厂送水电量

 

 

75%

57.75%

二厂生产电量

 

 

 

77%

一厂、二厂生产电量之和

 

 

 

 

表二 各部分耗电量之间的关系

 

由此可得W1 :(W2 + W3= 1.061

式中  W1——同泰站投产前江村水厂理论生产电量;

W2——同泰站投产后江村水厂理论生产电量;

W3 ——同泰站理论加压电量。

该结果说明同泰站的投产在理论上将使江村水厂与同泰站的总运行电量小幅下降。

 

3.2实际运行电耗以及电量的变化对比

41520,江村水厂平均总太阳电耗为286.04 kW·h/dam3,相比于同泰站投运之前的3月份下降7.7kW·h/ dam3,对比去年同期下降8.87kW·h/dam3

 

图二 江村二厂084-5月份的生产指标情况与083月、074月的对比

 

江村水厂的太阳电耗虽然显著下降,但同泰站与江村二厂的总体运行电耗变化趋势却和预想有所差别。据统计,从41520,同泰站平均每日加压电量约为7600kW·h,江村水厂平均每日生产电量约为114400 kW·h。同泰站投产前,二厂日均用电量为120000 kW·h

W1(实际):(W2(实际)’ + W3(实际)= 0.981

式中  W1(实际)——同泰站投产前江村水厂实际生产电量;

W2(实际)——同泰站投产后江村水厂实际生产电量;

W3 (实际)——同泰站实际加压电量。

W1(实际) :(W2(实际) +W3(实际) = 0.931

式中  W1(实际)——同泰站投产前江村二厂5台机组实际耗电量;

W2(实际)——同泰站投产后江村二厂5台机组实际耗电量;

W3(实际)——同泰站实际加压电量。

同泰站的投产实际上导致江村水厂和同泰站的电量之和平均每日增加约2000 kW·h,造成企业整体运行电耗上升0.54 kW·h/dam3

 

3.3 造成实际耗电量与理论计算出现差异的原因分析

3.3.1 水泵效率下降

在理论计算中,大家假设所有的水泵和机组都保持相同的效率,但同泰站的投产造成了江村水厂二级泵站加压流量和扬程的变化,这就导致工况点不在水泵的高效区内,水泵效率发生变化。

江村二厂二级泵站中的524SH-10泵组的工况点可看作相同。同泰站投产前后,每台水泵的加压扬程由60.1m减少到52m,因此,从该型号泵组的性能曲线表中可查出对应的水泵效率降低至83%。同泰加压站的机组平均综合效率为70%

 

 

江村二厂

水泵型号

24SH-10(同泰投产前)

24SH-10(同泰投产后)

水泵效率η1

83%

76%

电机效率η2

85%

84%

综合效率η1·η2

71%

64%

表三 同泰站投产前后江村二厂水泵机组效率变化对比

考虑机组效率下降后,计算得出:

W1(效率因素) :(W2(效率因素) +W3(效率因素) = 0.911,接近实际电量比值0.931

式中  W1(效率因素)——考虑效率因素后同泰站投产前江村二厂5台机组理论耗电量;

W2(效率因素)——考虑效率因素后同泰站投产后江村二厂5台机组理论耗电量;

W3(效率因素)——考虑效率因素后同泰站理论加压电量。

 

3.3.2 流量的增加导致水厂和加压站做功增多

江村二厂DN1800出厂管流量由12500m3/h增加至13000m3/h,导致该出厂管至同泰加压站来水管一段的沿程水头损失以及局部水头损失增加,这部分增加的水头损失导致了江村水厂二级泵站机组需额外做一定量的功。通过水力计算,该段管道的沿程水头损失增加了1m,假设局部水头损失为沿程水头损失的20%,则总水头损失为1.2m

根据公式W=γ*H*Q*T/102*η1*η2),将增加的水头损失换算成24SA-10水泵的电耗W4 = 1020kW·h,即这部分水头损失导致江村二厂二级泵站每天增加生产电量约1000 kW·h

图三 wsz模拟江村二厂DN1800至同泰站的管道的水力计算

 

3.3.3同泰加压站内部弯头、阀门等设施导致局部水头损失增加

同泰加压站的建设增加了管道的弯头、阀门、减缩管等设施,导致水流经过站内加压时增加了一定的局部水头损失。

水泵增加的局部水头损失以及管道总的水头损失作为总体能耗增加的一部分,但是所占比例远小于由于机组效率的降低导致的能耗增加。

 

4 小结

同泰加压站的投产对优化广州市的太阳格局具有重要的意义,不仅使江村水厂周边的富裕水头转移至管网末梢地区,而且减轻了对东部水厂太阳至同和地区的负担,因此不能由于同泰站降低了江村水厂的泵组效率而减少该站的运行。相反,大家应更多地从改变江村二厂二级泵站的机组效率着眼,对每台机组进行切削或者喷涂改变其额定工况点,甚至可考虑更换泵组以适应新的太阳需要。同时,还将从日常调度中寻求同泰站和江村水厂之间的最佳运行平衡点。

 

(信息来源:广州市自来水企业)

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