Flygt Experior泵采用了自适应的N叶轮技术、智能化的运行控制和优质电机

所有的城市都面临着严峻的挑战，在成本提高、资金紧张的情况下完成城市管理的任务。而在城市管理的众多任务中，提高供水和污水处理中能源利用率是一个非常重要的关键点。而此时，供水泵和污水泵的作用显得尤为重要。

“随着技术的进步水处理和污水处理技术领域中能源回收再利用技术和节能技术已经发展的非常成熟，逐步形成了一整套的方案。今天，在污水净化领域中用节能效率更高的零部件来取代老式的设备零部件已经成为一种趋势。”德国能源与水经济协会（BDEW）主席Martin Weyand先生说道。

水资源管理领域中设备的能源需求与用水准备的强度、水质处理的强度、供水网络的结构和原水的开采方法以及污水水量有着密切的关系。根据当地公用事业协会（VKU）的报道，供水系统所消耗的能源占整个能源费用的16.6%。在城市公共污水处理设备中，仅污水净化处理设备运行所消耗的能源就占了整个城市能耗的25%。因此，解决城市水资源管理中的能源效率问题有着非常重要的意义。

另外，在过去几年里企业投资的2/3都用于耗能设备的优化改进这一事实也给人们留下了深刻的印象。在2006~2011年期间，市政企业的一次性能源需求平均减少了11%。到2016年时计划实现减少23%的目标，即仅靠提高能源效率一项措施将能源消耗量减少近1/4。

图1  “在水处理和污水处理企业中，增加可再生能源的利用也成为它们的工作重点。”
——Martin Weyand先生，德国能源与水经济协会（BDEW）主席

供水系统中的能源效率

供水企业应保证随时为用户提供高质量、充足的、有着合适压力的饮用水。水的质量和供水的可靠性有着最高的优先级，同时也对每一个供水企业提出了降低生产成本的要求。在水资源经济中，衡量经济性好坏的一个重要指标就是单位能耗，计量单位是kWh/m3。但到底哪些数字可以列为经济性好、哪些是经济性不好呢？DVGW的社会调查部门TUHH在Hamburg-Harburg技术大学进行的“水资源供应能源利用率和节能”项目框架内的调查给出了令人感兴趣的答案。422家供水企业每生产1m3净水所消耗的（电力）能源，单位能耗的中值为0.58kWh/m3（参见右图）。如果供水企业的单位能耗超过这一数值，企业就需要采取相应的措施。作为给水供水的主要设备，水泵有着很大的节能潜力，水厂中输送原水的设备运行费用占整个水厂运行费用的25%~50%，例如原水过滤设备和给压力容器供水的水泵所消耗的电力费用。

图2 单位能源消耗=生产每立方米净水所消耗的电能

就水泵运行的经济性来讲，有3个最佳的实例：从1936年开始就连续不断生产的、用二极或者四极电机驱动的Etanorm系列标准化水泵至今已有43种规格，它的辅助电气设备扩大了电机的工作范围，使水泵能够在最佳工作点工作运行，达到最佳的节能效果。在它的研发过程中，KSB公司的工程师们广泛地采用了CFD技术，即技术流体动力学技术。在这一技术的帮助下工程师们完成了液动力学的结构优化，得到的收获是，现在生产的电机满足了欧盟即将于2015年开始实施的547/2012/EU有关水泵的（生态指令）要求。

水泵输送任务大的情况下水泵电机的能源利用率是一个非常重要的核心问题。市政和工业企业的用户对Grundfos公司的NK和NB系列标准泵、组合泵给予了极高的评价（例如：NK/NB 250-400泵的液动力学效率高达88%）。当水泵的输送流是变量时，Grundfos公司研发生产了配用自主设计的MGE高效电机的变频控制型NKE和NBE水泵，这种水泵能够结合特殊设计的叶片规格自动调节转速，有着更高的节能可能性。
MEN系列水泵是Flowserve公司研发生产的单级悬臂式水泵，覆盖了很大的水力学范围，同时也降低了整个寿命周期内的使用运行费用。该系列的水泵可以按照MENBloc的结构形式和组合泵的结构形式供货。这两种结构形式非常坚固，可靠的性能保证了长期的使用寿命。

图3 污水净化厂各种设备的能源消耗比例

污水处理领域中的能源利用率

96%的德国居民都将污水排管道连接到市政的污水处理系统中了。全国约1万个污水处理厂所拥有的污水处理管道总长度达515000km。

在整个市政用电中，污水处理设备所消耗的电力能源比重平均为20%，远远高于学校、医院、管理大楼和其他市场设施的用电比例。全国共1万个污水处理厂每年消耗的电力约为44000GWh。UBA估计，若电机工作时使用了更高效的通风散热设备、更好的电机控制系统以及使用的水泵和电机都属于高效节能型产品时污水处理可以节约20%的电能。

通常，市政污水处理泵的通风散热会消耗很高的能源。其他高耗能设备是连续运行的用于供水、中间提升、污泥回用、污水处理设备内部循环、沼气池中的污泥循环的各类水泵。第三类高耗能设备是连续运行的搅拌设备，如用于脱氮和沼气池中的搅拌设备。

能源消耗优化的前提条件首先是要对大型设备，如压缩机和水泵的实际能耗进行分析。一种能以相对较低的成本明显提高能源效率的方法是，为高能耗的水泵和压缩机配备高能效的电机。

图4 Andritz公司使用的模块化光轴技术最大的优点是可以根据输送流量的变化按需增、减水泵的级数

例如Wilo公司生产的适合于市政污水排放和污水净化设备使用的、多种多样的高效节能潜水泵和搅拌设备满足了污水处理领域不断提高的要求。该公司最新推出的用于输送未经处理含有大量固体物质污水的Solid系列叶轮及潜水搅拌设备IE3级电机可谓节能技术领域具有里程碑意义的产品。

由Xylem公司开发的Flygt Experior泵采用了自适应的N叶轮技术、智能化的运行控制和优质电机。据研发人员介绍，这一高技术产品保证了较低的能源费用以及最高的、稳定的污水处理效率，有着无与伦比抗堵塞性能。同时，该产品具有目前市场上同类产品中最智能化的污水泵控制系统。这一控制系统保证了污水泵通过转速的匹配在每一工作循环中都在最佳工作点运行。第一次试验的结果表明，使用Flygt Experior技术的水泵可以节约50%的能源。

Andritz公司使用的泵满足了用户对高工作可靠性、免维修、长寿命、高效率和高灵活性的要求。它所使用的泵轴不再是传统的整体轴，而是模块化的光轴，这种模块化光轴的最大优点是可以根据输送流量的变化按需增、减水泵的级数。

小结

在供水和污水处理领域，水泵的经济性是一个非常重要的因素。水泵的使用者应考虑多家供应商提供的产品，计算出现有安装水泵的寿命周期费用，一般情况下换用更加现代化的高效水泵总是有益的，这也适合于换掉那些功能尚且满足要求的水泵。