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供水泵站能耗的理论计算与实践-能源单耗与装置效率

时间:2023-08-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:所谓能源单耗就是把单位重量的水如1kg,提高1m所耗的电量,其单位为kW·h/。但由于这样的计算数值太小,习惯上用1000t水提高1m所耗电量表示,单位为kW·h/。泵站工程能否达到预期的效益,在很大程度上取决于泵站的运行管理工作。对电力提水,能源单耗的单位用kW·h/表示;对柴油机提水用kg/表示。这说明,装置效率是理论能耗在实际能耗e 中所占的比例。

供水泵站能耗的理论计算与实践-能源单耗与装置效率

水泵站工程的能耗常以能源单耗表示。所谓能源单耗就是把单位重量的水如1kg,提高1m所耗的电量,其单位为kW·h/(kg·m)。但由于这样的计算数值太小,习惯上用1000t水提高1m所耗电量表示,单位为kW·h/(kt·m)。泵站工程能否达到预期的效益,在很大程度上取决于泵站的运行管理工作。而运行技术经济指标是衡量和考核运行管理工作的重要标志。下面具体介绍泵站的几项主要运行技术经济指标。

(一)抽水装置效率η装

泵站抽水装置是指动力机、传动设备、水泵和管路所组成的整体,而抽水装置效率η装是该抽水装置的输出功率N出和输入功率N入之比(一般以百分数表示),它反映了该装置对能源的有效利用程度,η装高,说明被利用的能源多。η装是衡量抽水装置运行是否经济合理的重要指标,其表达式为

所以只要分别测出动力机效率η动、传动效率η传、水泵效率η泵和管路效率η管就可求出装置效率。由于各分项效率不易准确测得,故η装亦可用式(4-13)求出。

这时只要量出动力机的输入功率N入,水泵的流量Q 和净扬程H 净,即可求出η装。该式计算简便,但它不能反映各分项效率,对运行管理效益分析不便,根据SD204—86《泵站技术规范》有关规定,离心泵抽水装置效率不宜低于65%,轴流泵和混流泵不宜低于70%。

(二)能源单耗e

能源单耗e 是指提取每千吨米的水所耗用的能源数量。对电力提水,能源单耗的单位用kW·h/(kt·m)表示;对柴油机提水用kg/(kt·m)表示。能源单耗越小,其所耗电量或柴油量越少,运行费用越省。如果抽水量为W (单位:t),净扬程为H净(单位:m),其能源单耗的表达式为

式中 E——所耗电量(kW·h)或柴油量(kg)。

如果泵的流量为Q(m3/s),则在t 小时内所抽送的总水量W (单位:t)为

式中 ρ——水的密度,一般ρ=1000kg/m3

如果Q的单位用t/h,则能源单耗的表达式也可写成

如果运行中水位和流量均在变化,这时可将水泵整个运行期分为若干个时段t1、t2、t3、…、tn,各时段的流量和扬程分别为Q1、Q2、Q3、…、Qn 和H 净1、H净2、…、H净n,则采用时间加权平均法求出整个运行期的平均流量Q 和平均净扬程H 净,再求出能源单耗e,即(www.xing528.com)

泵站的能源单耗是指泵站所有装置年平均单位能源单耗,式(4-17)中的E、W 是一年内的总的耗能量及抽水量,H净为年平均值。

(三)能源单耗e 与装置效率η装的关系

能源单耗与装置效率成反比,现推证如下:

对电力抽水装置,式(4-12)可写成

式中 E电——在t 小时内抽水所耗电量,kW·h。

但将QH净t=E电/3.6e 代入上式得

其中的数值2.725 实际上是η装=100%时理论上的能耗,即当η装=100%时,抽每千吨米的水应耗电量为2.725 kW·h。这说明,装置效率是理论能耗在实际能耗e 中所占的比例。显而易见,η装和e 成反比,能耗越大,装置效率越低。同理,对柴油抽水装置可得

式中 e——柴油机能源单耗,kg/(kt·m)。

于是提水1000t·m的耗电量为

但是这个数值是电能完全作为有用值没有任何损失的理想情况。实际上,电源输入电动机一定功率,使机组运行抽水时,各部分要损耗一定量的功率,其输出功率将会变小,换算成做功的能量值将变小,因而提水1000t·m 的耗电量将会增大。耗电量为e=0.278/η装[kW·h/(kt·m)]

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