城市污水處理工藝系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計理論研究

泵系統(tǒng)節(jié)能政策、法規(guī)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

我國尚無有關(guān)泵系統(tǒng)節(jié)能方面的核心規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，既無有關(guān)泵系統(tǒng)節(jié)能的優(yōu)化設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)，也無有關(guān)泵系統(tǒng)節(jié)能的評估與評價的標(biāo)準(zhǔn)。這是制約國內(nèi)泵系統(tǒng)節(jié)能的最主要因素。

關(guān)于泵系統(tǒng)節(jié)能，國內(nèi)僅有幾個邊緣的政策法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)，比如GB/T 26921-2011《電機(jī)系統(tǒng)（風(fēng)機(jī)、泵、空氣壓縮機(jī)）優(yōu)化設(shè)計指南》、GB/T16666-1996《泵類及液體輸送系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測方法》、《合同能源管理項(xiàng)目財政獎勵資金管理暫行辦法》、GB19762-2007《清水離心泵能效限定值及節(jié)能評價值》、GB18613-2006《中小型三相異步電動機(jī)能效限定值及能效等級》等。

GB/T 26921-2011《電機(jī)系統(tǒng)（風(fēng)機(jī)、泵、空氣壓縮機(jī)）優(yōu)化設(shè)計指南》由國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會批準(zhǔn)于2011年9月29日批準(zhǔn)并予以公布，并于2012年3月1日起開始實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電機(jī)系統(tǒng)的基本要求，同時規(guī)定了電動機(jī)選型，電動機(jī)調(diào)速方式和調(diào)速裝置的選擇，以及風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、泵系統(tǒng)、空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計的基本要點(diǎn)。該標(biāo)準(zhǔn)對于泵系統(tǒng)的要求過于寬泛，不足以規(guī)范和指導(dǎo)泵系統(tǒng)節(jié)能。

泵系統(tǒng)節(jié)能泵系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)培訓(xùn)

國家發(fā)改委、中國終端能效項(xiàng)目辦公室、中國節(jié)能協(xié)會節(jié)電與綠色電能委員會于2008年舉辦了電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能培訓(xùn)和泵系統(tǒng)節(jié)能培訓(xùn)。

泵系統(tǒng)節(jié)能有關(guān)泵系統(tǒng)節(jié)能領(lǐng)域的研究

在國內(nèi)，從上世紀(jì)90年代末開始，泵技術(shù)工作者王立對泵系統(tǒng)節(jié)能率先進(jìn)行了研究，于2007年撰寫了《泵的壽命周期成本及其分析》，文中通過對泵的壽命周期成本的剖析，說明泵的壽命周期成本是影響泵系統(tǒng)節(jié)能的重要因素。2012年，王立又在《水泵技術(shù)》發(fā)表了《我國泵系統(tǒng)節(jié)能的現(xiàn)狀及發(fā)展前景》一文，從應(yīng)用和技術(shù)方面概述了我國泵系統(tǒng)節(jié)能的現(xiàn)狀和存在的問題，同時指出我國發(fā)展泵系統(tǒng)節(jié)能任重道遠(yuǎn)，前景看好。

江蘇大學(xué)流體機(jī)械工程技術(shù)研究中心對泵系統(tǒng)節(jié)能進(jìn)行了研究，于2008年撰寫了《美國泵系統(tǒng)節(jié)能教育行動計劃(PSM)及其啟示》，文中介紹了美國泵系統(tǒng)節(jié)能教育行動計劃的背景、組織、目標(biāo)、計劃和取得的主要進(jìn)展。上海電氣科學(xué)研究所（集團(tuán)）有限公司對電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能進(jìn)行了研究，于2008年撰寫了《電機(jī)及其系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)發(fā)展綜述》，文中對泵系統(tǒng)作了簡要闡述。

泵系統(tǒng)節(jié)能發(fā)展歷史、行業(yè)公司及運(yùn)營情況

1、發(fā)展歷史

國內(nèi)泵系統(tǒng)節(jié)能行業(yè)的發(fā)展預(yù)計要經(jīng)過以下三個階段：初級節(jié)能意識階段、整體節(jié)能意識階段和系統(tǒng)節(jié)能意識階段。

(1) 第一階段：初級節(jié)能意識階段

這一階段主要是在上世紀(jì)80年代中期以前，人們對泵系統(tǒng)節(jié)能的意識相當(dāng)?shù)?，局限性也很大。工程師們只是設(shè)法簡單地提高泵或電機(jī)本身的能效，沒有全局意識，不能從整個系統(tǒng)的角度去考慮節(jié)能。僅僅提高單個泵或電機(jī)的效率，有時那怕是提高一兩個百分點(diǎn)，也是很難的事情，但凡做過設(shè)計的人員都很清楚這一點(diǎn)。

(2) 第二階段：整體節(jié)能意識階段

第二階段是從上世紀(jì)80年代中期開始的。在第二階段，設(shè)計人員有了整體意識，在設(shè)計或改造泵系統(tǒng)時，不僅考慮泵和電機(jī)本身的效率，也會考慮管路系統(tǒng)的損失，更進(jìn)一步也會考慮泵和系統(tǒng)的匹配。在這一階段所存在的不足是，節(jié)能公司雖然對系統(tǒng)節(jié)能有了整體認(rèn)識，有時難免急功近利，只會抓住自認(rèn)為是主要的節(jié)能因素，而忽略了其它影響節(jié)能的因素，這使得系統(tǒng)節(jié)能效果大打折扣。

（3）第三階段：系統(tǒng)節(jié)能意識階段

由于種種因素的制約，國內(nèi)的泵系統(tǒng)節(jié)能在經(jīng)過相當(dāng)長的一段時間后才能進(jìn)入這一階段。這一階段的根本特征是，國內(nèi)出臺了有關(guān)泵系統(tǒng)節(jié)能的優(yōu)化設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)泵系統(tǒng)節(jié)能的評估與評價的標(biāo)準(zhǔn)。在這一階段，一方面有提供節(jié)能服務(wù)的節(jié)能公司，也有提供節(jié)能認(rèn)證（或系統(tǒng)節(jié)能認(rèn)證）的第三方機(jī)構(gòu)；另一方面，對于已建泵系統(tǒng)，有節(jié)能改造和節(jié)能驗(yàn)收環(huán)節(jié)，先是節(jié)能公司對已建泵系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造，改造后由業(yè)主或其委托的第三方機(jī)構(gòu)對工程進(jìn)行驗(yàn)收。對于新建泵系統(tǒng)，有節(jié)能優(yōu)化設(shè)計和節(jié)能評估環(huán)節(jié)，在泵系統(tǒng)建設(shè)前要進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化設(shè)計，在泵系統(tǒng)建成后，由業(yè)主委托第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)行節(jié)能評估。

2、行業(yè)公司及運(yùn)營情況

在第一階段，我國尚沒有專門的節(jié)能服務(wù)公司，有些泵廠只是簡單地做一些舊泵改造，節(jié)能效果甚微。

進(jìn)入第二階段后，同時隨著變頻技術(shù)的飛速發(fā)展，國內(nèi)涌現(xiàn)了大量的電子科技公司，它們以先進(jìn)且成熟的變頻技術(shù)為依托，進(jìn)行變頻節(jié)能改造，其方法是采用變頻器改變電源頻率，來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)泵流量的目的，這樣做就避免了用閥門調(diào)節(jié)流量時的能量損失，從而達(dá)到節(jié)能的目的。進(jìn)入21世紀(jì)后，一些泵業(yè)公司也紛紛加入節(jié)能行列。相比而言，這些有著泵業(yè)經(jīng)驗(yàn)背景的節(jié)能公司，從事泵系統(tǒng)節(jié)能更有優(yōu)勢，它們有能力全面地分析泵系統(tǒng)，對泵系統(tǒng)中的能量損失有更為細(xì)致的了解。

我國的泵系統(tǒng)節(jié)能改造采用國際通用的EMC（合同能源管理）運(yùn)行模式。EMC是一種基于“合同能源管理”機(jī)制運(yùn)作的、以盈利為直接目的的能源管理的商業(yè)運(yùn)作模式。節(jié)能服務(wù)公司與愿意進(jìn)行節(jié)能改造的客戶簽訂節(jié)能服務(wù)合同，向客戶提供能源效率審計、節(jié)能項(xiàng)目設(shè)計、原材料和設(shè)備采購、施工、培訓(xùn)、運(yùn)行維護(hù)、節(jié)能量監(jiān)測等一條龍綜合性服務(wù)，并通過與客戶分享項(xiàng)目實(shí)施后產(chǎn)生的節(jié)能效益來盈利和滾動發(fā)展。我國為了鼓勵這一運(yùn)作模式，由財政部和國家發(fā)改委聯(lián)合出臺了《合同能源管理財政獎勵資金管理暫行辦法》，下發(fā)了《財政部辦公廳、國家發(fā)展改革委辦公廳關(guān)于合同能源管理財政獎勵資金需求及節(jié)能服務(wù)公司審核備案有關(guān)事項(xiàng)的通知》。根據(jù)這一通知，大批節(jié)能服務(wù)公司進(jìn)行了備案。

國內(nèi)的泵系統(tǒng)節(jié)能公司主要分布在長江以南的上海、杭州、長沙等城市，初具規(guī)模的有20多家，有幾家公司年產(chǎn)值達(dá)到6000-8000萬元。

例如，一個泵系統(tǒng)可以由以下要素構(gòu)成：泵、電機(jī)、閥門、管路（含直管、彎管、變徑管、管接頭等）、變頻器（包含在控制柜中）。泵系統(tǒng)節(jié)能是從系統(tǒng)的角度全面地衡量和評價節(jié)能效果，要求系統(tǒng)具有較高的效率，使泵工作在最優(yōu)工作區(qū)。

泵壽命周期成本（LCC，Life Cycle Cost）是考核泵系統(tǒng)節(jié)能的一個重要指標(biāo)，泵的系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計是泵系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵和前提。研究泵系統(tǒng)節(jié)能之前，首先要研究泵的壽命周期成本。

泵系統(tǒng)可分為已建泵系統(tǒng)和新建泵系統(tǒng)。已建泵系統(tǒng)是指已經(jīng)存在的、已經(jīng)建設(shè)好的泵系統(tǒng)。