浅谈制药企业供水系统水泵容量配备

龚 婷

（浙江康恩贝集团医疗保健品有限公司，浙江金华 321109）

0 引言

对于多数制药企业来说，有的以地下水为生产和生活用水，将各水源井水集中到蓄水池，再向各用水单位供水；或者有的利用水厂供给的水源，整个厂区形成一个单独的供水系统。在供水过程中，如何保证整个供水系统的稳定经济运行，并能够适应生产用水变化的需要是一个关键问题。如果能够恰当配备水泵的容量，则有利于提高调速供水系统的稳定性及运行效率。

1 供水系统调速水泵的效率分析

在实际工程应用中，计算水泵的扬程公式常常简化为如下公式：

式中 H——水泵的扬程（m）；

PV、PR——水泵进、出口压力表读数（m）。

根据压力单位换算1 MPa=101.97 m水柱，在实际工程运算中简化后按压力表读数1 MPa≈100 m水柱计算，所以本文中压力单位均以水柱高度计算。根据公式（1），即可直接从压力表差值中读出其扬程。

公式（1）简单表达了水泵的扬程H与其出水压力PR有一定的关系，影响水泵出水压力PR的因素主要有2个：（1）水量改变会引起扬程波动，从而导致出水压力PR发生变化；（2）如果此时水量保持不变，进口压力PV变化，也会导致出水压力PR发生变化。用流量Q—扬程H曲线来表示水泵的工作曲线，平常是以水泵出水压力PR作为调速水泵的控制参数，而在此以水泵的流量Q—出水压力PR曲线作辅助分析，将该曲线称为工况曲线，曲线上的点称为工况点。

1.1 供水量改变时调速水泵的运行效率

在恒压供水系统水泵的速度调节方式下，利用工况曲线对供水量改变时引起水泵扬程波动的情况进行分析，当进口压力PV=0时，则PR=H，如图1所示。工况曲线SH表示调速水泵全速运行状态，工况点为A，供水压力为PB；当供水量下降时，调整调速装置，降低水泵的运行速度，则水泵的工况曲线为SL，工况点为B，供水压力也为PB。由图1可知，A、B两点压力相同即扬程相同，但不是等效率工况点，曲线ηH、ηL为对应于曲线SH和SL的水泵效率曲线，显示各工况点所对应的效率点。根据比例定律得出，曲线SH上的C点与曲线SL上的B点等效，如下式：

图1中，PC、PD为C、D点对应压力（m）；η为运行效率；Qa～Qd为A～D点对应的水量（m3）；PB为供水保证压力（m）。

由图1可知，C点位于A点与B点之间的位置，C点对应流量Qc和压力PC，大于B点的流量Qb和压力PB。调速装置如果没有投入使用，在供水量减少时，图1中D点则为水泵的工作点。当供水量减少，水泵效率点左移；和没有调速装置的工况点对比，有调速装置的工况点相对靠右。

图1 水泵压力工作曲线和效率曲线

1.2 进口压力变化时水泵运行效率

从公式（1）可以看出，当水泵出水压力保持恒定时，不考虑水量改变，水泵进口压力升高，则水泵扬程下降。SH、SL表示前后变化的水泵工作曲线，A、B为工况点，如图2所示，结合图1中的分析，B点和C点为等效率点，ηH、ηL是其对应的效率曲线。也就是说，当水泵进口压力升高时，速度降低，不考虑水量改变，水泵的效率点逐渐向右移动。

图2 水泵扬程工作曲线和效率曲线

通过1.1和1.2的分析说明，从水泵运行效率看，没有调速装置的水泵运行效率要低于有调速装置的水泵。

2 如何合理配备调速水泵与定速水泵的容量

笔者针对接触的一些设计方案，考虑到调速水泵价高且难维修，多数为1台调速水泵配多台定速水泵的供水系统，有些调速水泵与定速水泵容量配比甚至是1:1，从实际使用中可以发现，不恰当的容量配比往往会导致供水系统运行效率降低。下面笔者结合上一节中对供水系统运行效率的分析结果，谈一谈调速水泵与定速水泵容量配比为1:1时的系统运行。

由于调速水泵的运行效率随着水泵供水量的降低而逐渐降低，在定速水泵容量设置过大时，则调速水泵只能在很小范围内调整水量，但实际上供水量因为用水户的需要是不断发生变化的，供水量稍有减少，系统即执行定速水泵停机操作，使定速水泵出现频繁操作现象。对已经投入使用的调速水泵的运行数据进行分析，一般情况下当调速水泵出水量在40%以下时，则运行效率较低。这种容量配比为1:1时的供水系统，会因定速水泵容量过大，导致整个系统运行不稳定，容量过大的定速水泵投入运行后，调速水泵在低效区运行，起不到应有的节能效果。

调速水泵理论上可在0～100%的范围内调节水量，但通过以上分析，当调速水泵出水量小于40%时，则在低效区运行，综合考虑水泵运行效率，得知调速水泵应在出水量为60%左右时来调节水量。我们设定定速水泵参数为：在保证额定供水压力的情况下，定速水泵供水量为调速水泵可调节水量的50%，即定速水泵的容量按设定参数确定，当调速水泵少于40%的出水量时，设置调整调速水泵在最低速度运行，而在供水量出现继续减少的情况下，定速水泵才会停机。也就是说，调速水泵下调幅度可以达到30%，从而提高了运行效率，而且不会出现频繁操作定速水泵的现象。

3 结语

综上所述，保证供水系统的稳定运行，减少频繁启停水泵的关键在于如何合理配备调速水泵与定速水泵的容量，当调速水泵与定速水泵的容量配比为1:0.3时，可以促使水泵高效运行，而且调速水泵在定速水泵启用后有充分的调节余地，上下调整幅度可以达到额定容量的30%左右。在供水系统中，应从提高供水系统的稳定性及运行效率2方面综合考虑，以合理配备调速水泵与定速水泵的容量。

［1］陈次昌.流体机械基础［M］.北京：机械工业出版社，2003

［2］李振东.城镇供水工程［M］.北京：中国建筑工业出版社，2009

［3］李亚峰.水泵及水泵站［M］.北京：机械工业出版社，2009