[发明专利]高效泵送方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种旨在提高节能效率的高效泵送方法。

背景技术

至2040年全球能源需求将增加1倍，当下有一点毋庸置疑的就是大家都在寻找节能的方法。然而，全球约20%的电力消耗来自于泵、泵系统及泵相关的设备，因此泵站节能也是我们国家和政府节能减排减、降低单位GDP经济能耗所关注的共同话题。

目前，国内市政污水或工业废水收集系统，一般都通过外围梯级提升泵站，采用工频间歇运行，逐级泵送污水至污水处理厂进行处理排放。污泵机站日常运营的费用主要都来自泵机运行的所耗电费，用户普遍认为泵机的工作效率越高越节能，并不考虑整个泵送系统。

但是针对整个泵站而言，实际上泵机仅是泵送系统的一部分，泵机高效并不代表泵站高效。由于泵站带有出口输送管路，在其他条件不变时，流量越大，污水与管路的阻力越大，能耗变大，泵送效率变小。反之，流量越小，管阻越小，能耗变小，可是泵机因转速降低效率同时也下降，泵送效率也会变小。泵机以何种速度运行时，泵送效率最高，在满足日常生产运营下实现最小化单位能耗，是用户最为关心问题。

发明内容

目前，人们对于泵送系统，例如污水提升泵站，的泵送效率存在理解上的误区，即“泵机最高效，即泵站最节能”。上述误解没有意识到泵送系统效率与多种因素相关，因而会导致目前运行的泵站能耗上的浪费。对此，本案的发明人通过理论分析认识到提升泵站节能其实还有巨大的潜力可挖。

特别是，作为本发明的基本原理，本案发明人提出了“单耗比能”Es概念，即单位能耗泵送水量(kWh/m³)，并以Es为泵站最终优化指标。泵站泵送的效率最高，输送同样体积的污水所消耗的能耗（kWh）最小。Es越小，泵送效率越高，泵站越节能。

由此可见，单耗比能Es与泵机扬程和泵机效率相关。全速运行相对于低速运行，泵机自身效率较高，但是扬程H（即管阻）也很大，Es变大；泵机低速运行，扬程H（即管阻）变小，但是泵机的效率将变小，Es也变大。通过寻找最佳的Es，可以实现节能效果的最大化。

基于上述本发明的基本原理，根据本发明的一个方面，提供了一种高效泵送方法，适用于包含泵机和管道的泵送系统，所述泵机具有已知的泵机性能曲线，包括：

a.采集泵机所在的泵坑的液位，以根据所述液位与泵站管路计算静扬程；

b.采集泵机的出口处或者所述管道中的流量；

c.采集所述泵机的变频器的输出功率；

d.依据所得到的静扬程、流量和变频器的输出功率，计算单位能耗泵送水量，其中该单位能耗泵送水量为所述泵送系统的能耗和泵送体积之比；

e.通过所述变频器来改变所述泵机的转速，并重复上述步骤b～d，以得到所述液位下的多个单位能耗泵送水量；以及

f.确定所述多个单位能耗泵送水量中的最小者，并使所述泵机工作于同所述多个单位能耗泵送水量中的最小者相对应的转速。

较佳地，在上述的高效泵送方法中，所述步骤b进一步包括：采集所述管道的管阻；以及根据所述泵机性能曲线和所述管阻，推算流量。

较佳地，在上述的高效泵送方法中，所述步骤e进一步包括：根据预设的步长，步进地调节所述泵机的转速，并重复上述步骤b～d，以得到多个单位能耗泵送水量。

较佳地，在上述的高效泵送方法中，所述步骤e进一步包括：将步进地调节 转速后得到的单位能耗泵送水量与前一个单位能耗泵送水量进行比较，若小于前一个单位能耗泵送水量，则按照所述预设的步长提高转速；若大于等于前一个单位能耗泵送水量，则按照所述预设的步长降低转速。

根据本发明的另一方面，提供了一种高效泵送方法，适用于包含泵机和管道的泵送系统，包括：

a.采集所述泵送系统的能耗以及所述泵机的出口处或者所述管道中的流量；

b.将所述能耗除以所述流量以得到单位能耗泵送水量；

c.改变所述泵机的转速，并重复上述步骤a和b，以得到多个单位能耗泵送水量；以及

d.确定所述多个单位能耗泵送水量中的最小者，并使所述泵机工作于同所述多个单位能耗泵送水量中的最小者相对应的转速。

较佳地，在上述的高效泵送方法中，所述泵机具有已知的泵机性能曲线，且所述采集所述泵机的出口处或者所述管道中的流量的步骤进一步包括：采集所述管道的管阻；以及根据所述泵机性能曲线和所述管阻，推算流量。