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对给水泵站调速改造方案确定进行了研究。根据系统工程最优化的观点,用动态经济的方法建立了以泵站年耗电费与调速设备年费用之和为目标函数的水泵选型数学模型。通过求出调速前的泵站年费用和不同的调速方案的年费用,然后进行比较,确定调速改造方案可行性和最佳调速改造方案。在模型的求解过程中,还建立了以泵站运行功率最小为目标函数的优化运行数学模型。考虑了流量、转速和扬程等各项约束条件,着重分析了有元调速泵两种情况的流量、轴功率和装置总效率的求法,最后借助计算机实现了整个模型的求解算法。
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第
23
卷第
4
期
武汉理工大学学报·信息与管理工程版
Vo
1.
23
No
.4
Dec.2
∞
1
2
∞
1
年
12
月
JOURNAL
OF
WUT
(INFORMATION
&
MANAGEMENT
ENGINEERING)
文章编号:
1
∞
7
-
144X(2
∞1)
04
-
0106
-
03
给水泵站调速改造方案的确定
金建华,赵昕,方生被
(武汉理工大学土木工程与建筑学院,湖北武汉
43
仰
70)
摘
要:对给水泵站调速改造方案确定进行了研究。根据系统工程最优化的观点,用动态经济的方法建立了
以泵站年耗电费与调速设备年费用之和为目标函数的水泵选型数学模型。通过求出调速前的泵站年费用和
不同的调速方案的年费用,然后进行比较,确定调速改造方案可行性和最佳调速改造方案。在模型的求解过
程中,还建立了以泵站运行功率最小为目标函数的优化运行数学模型。考虑了流量、转速和扬程等各项约束
条件,着重分析了有无调速泵两种情况的流量、轴功率和装置总效率的求法,最后借助计算机实现了整个模型
的求解算法。
关键词:给水泵站;调速供水;年费用;最优化
中图法分类号:
1v
675
文献标识码
:A
1
引言
给水泵站调速供水因其具有良好的节能效
果而越来越得到广泛应用,一些无调速泵的泵站
也已经或准备进行调速改造。但是,有些泵站在
调速改造后,其节能效果并不明显,调速设备技
资成本回收年限较长,并没有达到预期的效果。
究其原因,除运行方面外,主要是调速改造方案
不合理,因此泵站在调速改造时一定要对方案的
可行性及最佳调速泵台数进行研究。国内有一
些文章比较提倡两台泵调速的观点,但只作了定
性的讨论[1]。笔者试图用计算机从量的角度对
调速改造方案可行性和调速泵台数确定进行研
究。
2
给水泵站调速改造的目的及方案评价
方法
2.1
调速改造的目的
调速改造的主要目的是使泵站运行工况与
供水对象所需工况一致,从而最大限度地减少剩
余水头,节约电能。另外,除节能外,同时调速供
水还能满足区域水量水压要求,保持管网压力稳
定、减少爆管事故和降低漏水率等。
2.2
调速改造方案评价方法
评价给水泵站调速改造方案必须从技术经
济的角度出发,求得改造前的泵站年费用
Fyl
及
拟采用的各种调速改造方案的年费用
F
y2
。如果
收稿日期:
2
∞
1-
切
-13
,
F
y2
<
Fyl'
则泵站可以进行调速改造
,
F
y2
中最小
的方案即为最佳调速改造方案,否则该泵站调速
改造方案不可行。
3
给水泵站调速改造前后年费用的确定
3.1
水泵性能曲线方程
实践表明,在额定转速下,泵的
Q-H
、
Q-N
曲
线可以用多项式表示
[2]
。一般泵站在运行一段时
间后,水泵特性曲线与原样本曲线有些偏差,可
以通过实测若干个水泵工况点,通过最小二乘法
进行曲线拟合,获得水泵性能曲线方程。经研究
表明,取
m=4
时具有如下足够的精度:
H =
f(
Q) =
三
α
kQk
N =
ψ
(Q)
=
二二
bkQk
k=O
k=O
3.2
改造前后的年费用
设泵站的运行工况可分为的级,由动态经
济分析方法,其年费用可用下式求得
[3]
牛{
r
(1
+
r)
n , \
F
=
王之
J
TJVi+1
+k
lc(1)
乞
J
飞
(1
+ r)n - 1 '
~J
式中
,
F
为泵站年费用
N
y
为泵站年运行供水分
级数
T
i
为第
i
级供水全年运行时间
;
N
i
为泵站
第
i
级供水全年运行的总功率
;
fe
为电费单价
r
为折现率
n
为调速设备投资偿还年限
C
为调
速设备投资,改造前,
C
=
0;
k
为调速设备年维
修费率,由泵站的技术力量而定,一般为
5%
-
10%
。
作者简介:金建华(1
964-)
,男,湖北成宁人,武汉理工大学土木工程与建筑学院副教授.
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