供水泵站能耗过高的原因分析与节能降耗对策研究

在城市供水网络里，泵站设施发挥着"输送原水至处理厂、提升清水入管网"的关键作用，这些设施依靠大功率水泵设备运转，能源消耗占据显著比例。伴随城市扩张与用水需求上升，一些早期建设的泵站由于设备陈旧、技术落后、运行方式单一等原因，普遍存在"设备能力过剩""机组效率低下"等问题，能源消耗指标明显高于行业标杆。优化泵站能耗不仅可以显著降低供水企业运营成本，更能推动城市基础设施向环保节能方向发展。准确分析能耗偏高的根源、制定合理有效的节能方案，已然成为供水领域实现可持续发展必须解决的核心问题。

1 供水泵站能耗过高的核心原因分析

供水系统的能源消耗主要集中于水泵机组运转、管道输送过程以及配套设备运行等方面。造成能源利用率偏低的关键因素可划分为设备性能、运行维护策略以及工艺流程设计三个主要方面：

1.1 设备维度：老化与匹配失衡导致低效运行

（1）水泵设备性能衰退问题突出：现有泵站中超过使用年限的机组占比偏高，普遍存在叶轮气蚀、轴承间隙增大、电机绝缘性能劣化等现象，造成机组运行效能较初始设计值降低 15% 至 30‰ 。（2）设备配置与运行工况存在偏差：部分泵站在规划阶段采用峰值供水参数进行设备选配，但实际供水负荷波动显著，致使水泵频繁在偏离最佳效率点的工况下运行。以额定流量 500m³/h 的机组为例，当实际流量仅为 200m³/h 时，其运行效率可能由设计值 80% 骤降至不足 50‰ （3）配套系统能效管理缺失：部分泵站的管道阀门存在严重腐蚀和渗漏现象，导致管网水力损失加剧；同时，通风、照明等附属设备仍沿用高耗能型号，加之存在设备持续空转等管理漏洞，造成大量无谓的能源消耗。

1.2 运行管理维度：粗放模式缺乏动态优化

（1）运行参数调整滞后：大多数泵站仍维持"恒定频率、固定机组"的传统运行方式，未能依据供水管网压力波动及用水需求变化及时调节水泵转速或优化机组配置。具体表现为夜间用水低谷时段仍保持原有转速，致使管网压力异常升高，造成不必要的电力损耗。

（2）运维管理专业化不足：部分泵站操作人员缺乏正规技术培训，对水泵最佳工作区间、设备异常预警等专业知识掌握不充分，造成设备长期偏离最佳运行状态；此外，日常检修维护工作执行不到位，加速了设备性能衰退与能效降低。

（3）能耗监控系统不完善：多数老旧泵站缺少精确的能耗计量装置，无法准确获取"单机耗电量、供水能耗比"等重要运行参数，导致难以识别具体能耗异常点，节能优化工作缺乏有效的量化依据。

1.3 工艺设计维度：先天缺陷限制节能空间

（1）管道布局存在缺陷：某些泵站的输送管道存在"直径不足、弯道密集、线路冗长"等状况，致使管道阻力损耗加剧，水泵必须耗费额外电力提高输送高度才能达到供水标准。具体而言，管道直径不足会造成 5-10 米的水力损失，相应使水泵能耗上升 15%-20% 左右。

（2）取水环境条件欠佳：部分取水设施由于水源水位变化剧烈，或进水口深度设置不当，使得水泵实际工作扬程超出设计参数，被迫在"超负荷"状态下运转，工作效率明显降低。

（3）能源再利用不足：一些增压泵站的管网剩余压力未被有效开发，当清水池水位与管网压力产生差值时，缺乏压力发电设备或能量转化系统，造成潜在能量损失。

2 供水泵站节能降耗的具体对策

基于上述分析，必须从"设备改造、运行优化、智慧管控、工艺升级"四个关键层面，构建全方位的节能解决方案：

2.1 设备改造：更换低效设备，提升硬件效率（1）升级水泵电机系统：针对运行效率不足 65% 的陈旧水泵设备，替换为达到国家一级能效要求的离心泵（例如 IS、IR 系列高效水泵）；电动机优选永磁同步电机或超高效异步电机（能效标准不低于 IE4 级），相比常规电机可节约能耗 10%-15% 。

（2）增设变频调控系统：针对供水流量变化显著的泵站设施，安装变频调速控制器（VFD），依据管网压力或用水需求实时调节水泵运行速度，能够实现 20%-30% 的节能效果，有效解决设备功率过剩问题。

（3）优化管道及配套设备：对存在锈蚀、渗漏的管道和阀门进行更新改造，降低水力损失；所有辅助设备均升级为节能型产品，并配置智能控制开关，杜绝设备空转浪费。

2.2 运行优化：动态调整参数，挖掘运行潜力

（1）机组运行参数精细化调整：依据实时供水需求与管网压力监测数值，制定"动态机组匹配策略"。具体实施中，在用水高峰期配置双台大功率水泵协同运行，低峰期则采用小型水泵配合变频调节技术，确保设备持续处于最佳能效区间（运行效能不低于 75% ）。

（2）运维团队能力提升计划：周期性开展专业技能培训，重点涵盖"水泵能效区间判定、变频系统调控、标准化维保程序"等核心内容；同步完善设备档案管理系统，规范轴承润滑、流道清洁、电机性能检测等维保项目的执行周期，有效控制设备性能衰减。

（3）能效管理激励体系构建：将"吨水电耗指标、机组运行能效参数"作为关键绩效考核要素，设立阶梯式节能目标，对超额完成指标的班组实施专项奖励，形成节能降耗的长效激励机制。

2.3 智慧管控：搭建监测平台，实现精准节能

（1）构建智能化泵站监控体系：部署多功能电能计量装置、液体流速检测仪及压强感应器，借助物联网（IoT）架构实现运行参数即时传输至中央管理终端，形成"电力消耗-流体输送-压强变化"三维分析图表，精确识别能源损耗节点。（2）部署机器学习优化决策系统：运用设备运行历史数据库训练智能调控模型，自主生成最佳运行策略。具体而言，该模型能结合气象预报数据预先修正运行参数，达成预防性能效优化。（3）云端运维与异常预判：依托智能管理平台完成泵站远程运维，彻底消除人工驻场需求；同步采用模式识别技术解析设备异常运行数据，主动推送故障警报，防止设备因异常状态持续低效运转。

2.4 工艺升级：优化先天设计，回收余能

（1）优化输水系统与取水方式：针对水力损失严重的管道网络，采用更大口径的管道或精简弯管配置，有效改善流体阻力；对于取水环境不理想的泵房设施，重新规划进水口结构设计，降低水泵吸水所需扬程。（2）回收剩余压力与开发绿色能源：在高压提升泵站安装压力能回收系统，将管网中的剩余压力转换为电力资源；具备实施条件的泵站可增设太阳能发电装置，为配套设备提供清洁电力，降低传统电网用电量。

综上所述，供水泵站能耗超标问题源于设备性能、运行模式及工艺流程等多重因素，需采取"设备升级 .+ 系统调优 ₊ 智能监管"的协同方案来提升能效。实际案例显示，对传统泵站实施高效机组替换、变频技术应用及智能管理系统建设后，普遍可获得 15% 至 30% 的电力消耗缩减，同步改善供水可靠性与管理效能。未来，随着“双碳”目标推进与智慧水务技术发展，供水泵站将进一步向“零碳泵站”转型，从而全面提升供水泵站节能效果。

参考文献

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