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),

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