每座超过五到六层楼的建筑都必须有一个升压站，以在顶部提供所需的水压，通常为所有安装的水装置，如厕所，淋浴，水槽等，每平方英寸30到60磅(psi)。每个水装置都分配了一个行业公认的加仑每分钟(gpm)流量。
所有流量相加后，根据建筑物的使用情况(如办公室、酒店或住宅物业)，使用适当的乘数来确定预期的最大流量或额定gpm流量。
所需的泵头压力由建筑物高度(英尺/2.31 =磅/平方英寸[psi]) +管道摩擦损失+顶层所需的最大压力，减去最低预期城市供应或泵吸入压力。
建筑工程公司现在有必要的“额定”泵头压力和流量要求的升压站。通常使用的是安装在撬上的带有两个100%泵的双工系统或带有三个50%泵的三工系统。BETVICTOR体育官网在20世纪90年代末之前，泵是恒速的，系统压力由每BETVICTOR体育官网个泵出口处安装的压力控制阀或减压阀(PCV或PRV)控制。随着变频驱动器(vfd)的改进，与PCV/PRV相比具有成本竞争力，它们以节能主导了市场。
可以在顶楼安装加压膀胱罐，以存储有限数量的高压水，允许在无流量或低流量条件下间歇关闭泵。当使用vfd时，它们还有助于减少可能的压力波动。
带有pcv的增压站当然可以满足额定压力和流量要求，但这通常是实际最大流量的两到三倍，而且效率很低，特别是在低流量或正常流量时(90%以上的时间)。
升级/更换升压站以降低运行成本
有三个主要原因可以使现有运营成本降低多达或超过75%。
1.主要原因是，现在可以测量水流量，不仅可以确定最大流量，还可以确定任何给定时间内的平均流量。了解实际流量范围和压力要求始终是选择正确泵的最佳和唯一方法。
2.VFD可用于根据流量需求的变化来改变速度。根据亲和定律，泵以额定每分钟转数(rpm)的50%运行时，额定制动马力(BHP)会下降到最大制动马力的12.5%。但是为了能够在降低转速时产生所需的压力，泵必须具有适当的性能曲线特征，即从最大流量到无流量状态的相对较高的扬程压力上升。同样，由于亲和定律，所产生的压力以速度比的平方下降，因此即使速度降低很小，泵也可能不再产生所需的系统压力。
3.新设计的立式多级全不锈钢泵(或立式多级螺栓泵，由四个长螺栓连接在一起)现已上市。BETVICTOR体育官网购买带电机的螺栓泵通常比检修现有泵的成本要低。
选择合适大小的站点
本案例研究涉及一栋20世纪80年代初完工的高层办公楼，该办公楼仍在使用最初提供的双升压站，该升压站带有两台100%的七级垂直涡轮泵，每个泵的额定压力为300gpm，高度为725英尺(314 psi)，最佳效率点(BEP)为375gpm。BETVICTOR体育官网电机的额定功率为75马力(hp)/3,530转/460伏特/86满载安培(FLA)。压力由pcv控制在305psi，正常吸入压力为55psi。这个项目也有大型电机，从而节省了最多的能源。
使用夹式超声波流量计和安培数据记录仪，在七天的时间内测量了连续的流量和以一分钟为间隔的安培绘制，产生了10080个数据点。使用电子表格，最大流量和相应的放大器绘制，计算的平均值和每个不同流量的时间量，然后可以确定。
图1:现有泵曲线数据总结(图片由pump Tech Solutions提供)大多数泵曲线显示BHP与流量的关系。在本例中，使用电机安培，因为它更容易识别，也更准确地指示实际电气负载，因为泵和电机效率都接近0%。由于电机和vfd存在许多变量，因此在泵曲线上从未提供实际的电线到水的电力千瓦(kW)。但测量数据在确定实际能源成本和泵之间的比较方面是无可争议的。BETVICTOR体育官网
下面收集的数据也包括在现有的泵性能曲线上(图1)。
- 0 GPM时的46.7安培(所有读数典型为476伏)
- 51.5安培，28.2 GPM的平均流量在整个运行时间
- 70.9安培103 GPM最大流量(流量超过+70 GPM占总运行时间的1.7%)
注意，在整个工作范围内，排放压力远远高于所需的系统压力，都是浪费的能量。泵的BEP为375 gpm，导致在正常低流量下运行时效率较低。
根据实际流量和扬程压力要求，选择了3台泵，每台泵的额定功率为75gpm，压力为580英尺/250 psi，电机功率为20BETVICTOR体育官网马力，FLA为23.5。如图2所示，为100%速度和最小73%速度的新性能曲线。
图2:新的泵性能曲线所显示的安培数来自工厂在0和70 gpm 100%速度下的测试读数，并对所有减速进行了校正。当流量增加时，典型的安培曲线接近直线。
- 7.0安培在0 GPM在73%的最低速度，从8.7安培在100%速度校正
- 20.3安培在70 GPM 100%速度，估计21.8安培在75 GPM最大流量
- 12.0安培估计在28 GPM平均流量估计76%的速度
比较两个泵之间的安培，现在很容易根据28 gpm的平均流量来估计能源成本的节省BETVICTOR体育官网。
每个泵的估计千瓦为38.2 kW，而8.9 kW x 42%的年运行时间x 0.10美元/千瓦时(kWh) = 14,060美元，而年电气成本为3,275美元，结果减少77%，每年节省成本10,785美元。
两台泵的BETVICTOR体育官网运行时间不到总运行时间的2%，如果一台泵故障或满足异常高的流量需求，第三台泵将提供100%的冗余。
节能系统的小贴士
要设计最节能的系统，请考虑以下建议:
- 对于新系统或升级现有安装，始终使用vfd。
- 尽可能测量实际流量需求和相应的安培或千瓦。
- 对于新系统，使用最小预期供应/吸入压力。对于现有系统，使用预期的低吸入压力，这几乎总是高于新建筑物的估计压力。
- 选择曲线远端的最大流量和头压，因为泵很少(如果有的话)在那里工作。由于吸力压力高，空化不是问题。确保泵站在低流量时不会使系统过压，并具有自动停机保护。
- 可以部分使用1.15工作因数(SF)来获得最大流量，而不是增加电机马力，因为泵很少在那里运行。vfd也可以通过编程来防止电机过载。
- 带有三个50%泵的三联泵系统可能比带有两个100%泵的双联泵稍BETVICTOR体育官网微贵一点，但安装马力更低，在通常较低的流量下效率更高。预计30%的电机FLA在无/低流量时，VFD在75%的最低速度时。
- 对于高功率系统，可以考虑使用膀胱储罐。该项目使用了一个小型充注泵，用于更高的膀胱压力，允许泵在7天内关闭58%的时间。BETVICTOR体育官网当使用vfd时，用于膀胱的小型充电泵不再具有成本效益。
- 如果没有膀胱罐，一个泵必须24/7运行，可以考虑30/70/70或40/60/60分割。75%以上的时间都是低流量，因此可以节省大量能源。记住，低流量安培draw大约是30%的电机FLA。越小越低。
- 如果一个完整的系统更换不是一个选项，考虑增加一个较小的泵与VFD独立于现有系统运行。或者，用一个更小的新泵和独立编程的VFD取代现有的泵，但由现有控制器供电，并使用内置的故障保护。在这两种情况下，新泵将成为主泵，现有泵处于备用状态。
- 在启动项目之前联系当地的公用事业公司，考虑获得能源退税。这个项目获得了超过12000美元的回扣。
正如他们对这样的项目所说的那样，有“很多方法来剥猫的皮”，但这些建议将在选择合适大小的助推器站方面发挥很大作用，这些助推器站将在接下来的几年里产生收益。