变频调速在水泵节能运行中的应用.pdf

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1、·电机与控制·变频调速在水泵节能运行中的应用吴洁欣曹丽华方伟卫聪(上海城投原水有限公司，200125，上海)3作为负责原水生产和供应的上海城投原水有限5000m/h左右(由于调节池液位因素稍有偏公司黄浦江原水厂，承担着将水质较好的青草沙原差)，机泵额定功率P2为250kW。另外两台较小3水供应给下游各自来水厂的重任，平均日供水量约定速机泵单位时间流量Q3均为3000m/h左右3为190万m，是目前全国最大的自来水供应单位(由于调节池液位因素稍有偏差)，机泵额定功率之一。P3为185kW。现对使用情况进行分析。对黄浦江原水厂而言，在生产过程中最大的生(1)假设在一个时间段内供水量持续不

2、变，当3产成本是水泵电动机的耗电电费。根据相关调研，单位时间需水量Q为23000m/h时:原水厂电费成本约占供水成本的50%～80%，水①方案一:使用五台定速机泵，即四台大功率泵电动机的电费占总电费的95%左右。在实际运250kW和一台小功率185kW相配合，单位时间供3行中，水泵的效率大多不足60%，泵站的综合效水量正好为23000m/h，1h耗电W=4P2t+P3t=率不足50%，存在着较大的能源浪费。尤其在能4×250×1+185×1=1185(kWh)。源供应紧张的今天，如何运用水泵供水节能技术，②方案二:使用四台大定速机泵和一台变频调使水泵能日常高效运行，从而减少电动机的耗

3、电速机泵相配合，1h耗电W1=4P2t+Q1'P1t/Q1=量，对提高原水厂的经济效益具有重大意义。4×250×1+3000×250×1/5500=1136．4(kWh)，1h耗电量相差ΔW1=1185－1136．4=1水泵变频调速48．6(kWh)。目前，绝大多数水泵都采用恒速电动机拖动。③方案三:使用三台大定速机泵、一台变频调当需水量发生变化时，采用阀门节流的办法来调节速机泵和一台小定速机泵相配合，1h耗电W2=流量，因此严重浪费电能。利用改变电动机的转速3P2t+Q1'P1t/Q1+P3t=3×250×1+5000×250×可以改变水泵的特性，使之适应供水系统工况变化1/550

4、0+185×1=1162．3(kWh)，1h耗电量相幅度较大的情况，进而达到实现节能降耗的目的。差ΔW2=1185－1162．3=22．7(kWh)。在各种调节方式中，调节水泵的转速是降低能耗的④方案四:使用三台大定速机泵和两台变频机最好方式。泵相配合，1h耗电W3=3P2t+2Q1'P1t/Q1=3×根据交流电动机工作原理中的转速公式n=60f250×1+2×4000×250×1/5500=1113．6(1－s)/P可知，均匀地改变电动机定子绕组的电(kWh)，1h耗电量相差ΔW3=1185－1113．6=源频率f，就可以平滑地改变电动机的同步转速n。71．4(kWh)。电动机转速

5、变慢，轴功率就相应减小，电动机输入(2)水量每个时段都会发生变化，假设单位时3功率也随之降低。这就是水泵变频调速的节能间需水量减小为22000m/h:原理。①方案一:五台定速机泵只能靠调节阀门开度进行限流，势必造成更多能源的浪费，耗电依旧为2工况实例1185kWh。黄浦江原水厂新泵房共有十台机泵，一般日常②方案二:1h耗电减小为W1=4P2t+Q1'P1t/运行情况为五开五备，单位时间供水量Q为Q1=4×250×1+2000×250×1/5500=1090．9317000～25000m/h不等。根据外部需水要求进(kWh)，1h耗电量相差ΔW1=1185－1090．9行转速调节，四台

6、变频调速范围n1为550～750=94．1(kWh)。r/min，调节池液位高低对应单位时间流量ΔQ1调③方案三:1h耗电减小为W2=3P2t+Q1'P1t/3节范围为2000～5500m/h，机泵额定功率P1为Q1+P3t=3×250×1+4000×250×1/5500+185×250kW。四台较大定速机泵单位时间流量Q2均为1=1116．8(kWh)，1h耗电量相差ΔW2=1185－5050(2017－1)·电机与控制·1116．8=68．2(kWh)。为12811．5元。如果选取变频机泵的话，则由于④方案四:1h耗电减小为W3=3P2t+2Q1'P1t/不存在开停机泵的问题，所

7、以也就不存在这部分经Q1=3×250×1+2×3500×250×1/5500=1068．2济成本。(kWh)，1h耗电量相差ΔW3=1185－1068．2=工业用电价格根据夏季与非夏季的峰谷进行折116．8(kWh)。算，1kWh单价为0．739元，选取耗电量差最小的3(3)单位时间需水量减小为17000m/h:工况来计算全年的经济效益。方案二1a节约电费①方案一:根据需水量关闭一台定速机泵，则约22．7×24×365×0．739=146951．6(元)，