关于提高变频泵组运行效率的分析和设想

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1、关于提高变频泵组运行效率的分析和设想广州市自来水公司广东广州510600摘要：在供水行业中生产成木中，水泵运行电耗所占比例最大，所以如何提高泵组运行效率，降低水泵运行电耗是减少自来水生产成木的关键。木文主要针对水泵经常偏离高效IX间的情况，分析探讨影响水泵运行效率的主要原因,利用变频调速的方法，给出提高水泵运行效率的方案与设想。关键词：供水；水泉；变频；运行效率在供水行业中，为满足中K：期运行和最不利工况点的要求，故水泵在实际运行中，经常偏离高效区，造成水泵运行效率偏低，运行电耗偏大的情况。笔者结合实际运行的经验，根据对一个大型取水泵站的泵组数据统计，给出提高变频水泵运行效率的方案和设想。

2、一、泵站泵组运行情况(一)泵组性能概况1、水泵和电机泵站共有12台泵组，具体参数如下表2、变频器泵站共有12台6kV、2240kW的机组，对应每台水泵机组配置一台与之匹配的中压变频器，井12台。该变频器是由加拿大罗克韦尔公司提供的AB-PowerFlex7000系列的风冷型电流型产品，额定电流为285A,额定输出容量为2728kW。PowerFlex7000釆用脉宽调制(PWM)技术，采用由对称门极换流晶闸管(SGCT)的组合功率单元电路板作为电源进线侧整流器及电机端逆变器，此拓扑结构提供了一种简单、可靠、经济实用的功率单元，适合较宽的电压和功率范围。所用的功率半导体开关适合任何中压范围的

3、串联。由于采用了限电流的直流链路电感器（共模电抗器CMC）,因此该功率单元不需要半导体保险丝。同吋，在进线电源侧配备了滤波电容及母线电抗器，奋效地抑制了电源的高次谐波。（二）运行情况从泵站投产运行到现在，优化调整变频器的运行频率后，效率逐步提高。如果剔除变频器的5%的损耗，目前泵组运行效率己经达到75%以上。由于泵站水泵和电机均是进U产品，设备本身效率较高，根据安德里茨水泵厂提供的水泵测试曲线看，该水泵高效区较宽，在23米〜42米扬程下效率可达到80%以上。再加上发挥变频器的使用效果，综合运行效率应该在75%左右最为合理，所以从数字看，0前的运行效率仍有一定的提高空间。二、效率较低的原因分

4、析（一）供水量的变化的影响由于供水量需求的变化，使泵组不能完全按水泵最高效率点来调频，由于单泵的水量较大，每调节1HZ，水量只变化342m3，水泵扬程变化1.4m,轴功率变化6%。假设泵组开机台数和频率设定是最高效的，当水量需求的变化较小吋，只能维持原开机台数，而通过调节频率实现增减水量。当水量需求的变化较大吋，可以通过开停机来实现水泵高效。因此供水量需求的变化给变频器的调节带来不便。从表4可以看出，水量的变化分三个吋段，4〜8吋为低峰区，需水量较小，水泵扬程在17〜24米，由水旬的因素和水量因素造成，21〜3吋为中峰区，水泵扬程在25〜27米，9〜20吋为高峰期，水泵扬程在28〜30米，

5、泵组效率较高。机组开启数量、扬程、频率的多少取决于流量的大小，三个变量互相影响，相互适应，水量增加，扬程增加，频率增加；水量减少，扬程减少，频率减少。由于受多个条件制约，使频率的调整难于按水量需求控制在最高效率点。（二）频率与效率的对应关系不一致从表4可以看出，在变频器的调节上，基本能按照扬程的高低来调整变频器的频率，做到扬程高，频率高，扬程低，频率低的控制方法，绝大部分吋段频率与水泵高效点频率误差不超过2HZ,但泵组效率仍然不高。与表3的效率差距较大，即便是在21~23吋，频率与对应表3的扬程基本吻合，但平均效率依然最高只脊74%，与表3中纟宗合效率的差距打4%之多。（三）频率的调整还有

6、进一步优化的空间从表3和表四的对应关系看，在某些吋段，频率的调整还不是最优，还有更加优化的方案，比如：在5〜6吋，扬程只有17米多，此吋对应的频率还可继续下调至34HZ,按6台34HZ运行，与5台40.5HZ的方式比，效率应有所提升。（四）调速过程可能造成变频器效率下降由于该变频器是电流源型的变频器，其特点是整体效率受功率因数的变化的影响较大，一般来讲，变频器的效率随功率因数的降低而大幅降低。我司做了该方面的试验，试验结果表明，随着频率的下调，水泵效率下降。（五）调速过程水泵组性能曲线畸变我司对调速过程中，水泵性能曲线的试验，见图2,试验数据表明41HZ、42HZ、46HZ的曲线与其它频率

7、的曲线交叉，与50HZ曲线形状奋较大的偏离。影响水量和电耗的计算。三、提高泵组效率的工作设想（一）通过各种试验，取得泵组高效运行方案（1）尽量使水泵运行在高效区间内，在能不使用变频器的情况下就工频运行，减少因使用变频器产生的效率损失。（2）进行开机组合与频率调整方案试验，解决需水量和频率的对砬关系，按照扬程的高低合理调整变频器的频率和开机台数。通过历史数据的统计,多机低频L:II少机高频的效率要高。（二）根据以上的分析，