有关变频水泵节能问题的

摘 要随着我国技术水平的不断提高与发展,变频技术已经在生产生活中广泛应用,在提高能源利用效率方面发挥积极作用,与我国低碳经济发展目标相适应,对推动国民经济可持续发展具有重要意义.本文对变频调速的运行原理进行分析,在此基础上提出变频水泵节能的优化设计方法与应用相关问题.

关 键 词变频调速；原理；节能；设计

中图分类号TB65文献标识码A文章编号1674-6708（2012）72-0077-02

在低碳经济发展的大背景下,我国泵类配套的电动机耗电量约为全国消耗总电量的20%,但是由于水泵运行效率偏低,造成严重的资源浪费行为.如何加快水泵运行的节能性,已成为当前必须思考的话题.

1水泵变频调速技术原理

有关变频调速技术的运行原理,主要根据交流电动机的运行原理,与其转速关系密切相关,公式分析如下：

n等于60f（1-s）/p（1）

在该公式中,f代表水泵电机运行过程的电源频率（Hz）；p代表电机中的极对数.只要对电动机的定子绕组电源频率进行均匀化的改变,就能够实现电动机同步转速的平滑改变；电动机的转速缓慢,轴功率就会随之降低,同时电动机的输入功率也有所减少.

2水泵变频调速系统的设计

当前,我国水泵节能系统中应用变频调速技术,主要处于开环状态之下,也就是通过人为操作方式,遵循外界条件变化、工艺变化等,对变频器的频率值进行更改,以达到调速目标.在变频调速系统中,可主要包括调节器、压力测量变送器、变频调速器以及控制对象四大部分；对于该系统的控制过程,首先利用压力测量变送器,测量水管的出口压力,将该数值转换为标准的电信号[1]；其次,利用调节器与事先设置的控制指标进行对比,发现其中存在的偏差；最后,通过调节器将该偏差值进行运算与调节,获得调节信号.系统设计要点如下：

2.1水泵的高效区运行

1）有关水泵的选择,一般在高效区使用,避免出现大马拉小车的浪费现象；

2）水泵运行呈曲线模式,也就是说,随着流量的不断增大,扬程有所降低；同时注意控制水压力的波动性,确保出流稳定,更利于节能技术的落实；

3）结合管网的水力计算,实现选泵的优化,确保在高效区稳定运行.在计算水泵运行相关参数时,应考虑到水泵在长期运行中叶轮产生的磨损,提高安全系数的适用性；但是选泵不能过大,否则可能造成低效运行,耗能量增加；

4）如果调速泵处于额定转速下工作,则应处于水泵高效运行的末端.由于选择调速泵时主要参考秒流量数据,则工作点就是符合秒流量的工况点,但是在管网中涉及秒流量的时间非常短暂,大多水泵处于低于设计值的工况下运行[2].如果水泵的工作点处于高效区的末端位置,那么水泵就可实现高效、稳定运行,达到最佳节能效果.

2.2多台泵组运行

一般情况下,离心泵在高效区运行,流量范围处于1-0.5Q之间；但是以实际运行情况来看,水量的变化受到不同因素的影响,因此呈现不均匀状态；那么在设计变频调速泵组过程中,就应充分考虑这一实际问题,才能确保水泵的高效、稳定运行；经大量实践经验表明,选择若干大小不同的水泵,采取并联运行方式,是一种效果良好的方法,在用水量较少的情况下,可采取小泵和气压罐联合供水模式[3].

2.3水泵的优化配置

1）在用水量并不大的情况下,可以选择1台工频泵、1台变频泵、1台备用泵三台轮换的方式,每台泵按照60%的设计流量进行选择,这样就可确保高效运行阶段与低需求运行阶段的优化配置；

2）如果需要应用集中供水模式,则精确计算用水量,采取大泵与中泵联合运行的模式,同时也要采取小泵和气压罐的组合供水模式.在运行过程中,根据用水量的实际情况进行调整,避免出现“大马拉小车”现象,实现低效运行目标；

3）在冷却塔补水运行中,供水遵循一定规律,因此基本不会出现零流量供水状态,应用变频调速泵组,主要根据冷却塔台数,采取一工一备、两工一备等方式.

3水泵变频调速技术的应用

一般情况下,水泵调速涉及到减速问题,如果应用变频调速技术,那么原本采取工频状态下设计的电机或水泵,其运行参数将面临较大变化.另外,定速泵、管路特性曲线等也会对变频调速运行产生影响,如果出现超范围调速现象,将难以实现节能目标[4].因此,即使应用变频调速技术,也不能无限制地进行调速,一般变频调速不得低于额定调速的1/2,具体数值根据实际情况确定.

1）定速泵的影响作用

从理论上来看,在水泵调速的高效区运行,主要在工频高效的左右端点位置,处于抛物线中间区域；如果水泵运行的转速有所降低,则泵的效率也随之下降,如果运行的工况点超出了区域,则不适宜采取调速节能方式.

2）水泵工艺的影响作用

从以往变频调速技术应用的实际情况来看,大多供水系统采取多台水泵联合供水模式,但是由于成本较高,难以实现所有水泵的调速运行,以调速泵和定速泵混合运用模式为主.在这种情况下,就应确保二者和谐、高效运行,实现系统最优化.但是在这种模式下,调速泵的运行范围出现变化,可分为两种形式讨论[5]：其一,同型号的水泵.在采取一调一定运行方式时,调度较为灵活,但是不能确保定速泵与调速泵同时处于高效运行状态,调速范围相对较小；其二,不同型号的水泵.在采取一调一定运行时,如果能确保调速泵的高效运行,可与定速泵的高效运行相一致,适当调整最大范围[6].

总之,变频调速已成为当前水泵节能中的关键技术,但是适用条件问题不容忽视,变频调速并非适合应用于任何供水系统,具体采取的节能技术及组合方式,应根据实际情况来定,才能真正发挥变频调速技术的作用.