变频调速泵在滤池反冲洗中的节能效果

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1、第３７卷第２期河北联合大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．２２０１５年４月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｅｂｅｉＵｎｉｔｅｄＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ａｐｒ．２０１５文章编号：２０９５－２７１６（２０１５）０２－００４９－０６变频调速泵在滤池反冲洗中的节能效果曹国凭，胡晔（河北联合大学建筑与土木工程学院，河北唐山０６３００９）关键词：变频调速泵；节能；滤池反冲洗摘要：为了响应现在我国大力倡导的节能的政策，决定将滤池反冲洗中所用的水泵进行改造，把原来的高位水箱反冲洗系统改为利用变频技术。采用水泵直接反冲洗来达到节能的目的，计算了滤池反冲洗采用变频调速泵所节

2、约的电耗，并对其节能效果进行了分析。中图分类号：ＴＨ３文献标识码：Ａ０引言变频调速泵应用到滤池反冲中是一种节能的新方法，它主要是通过改变水泵的转速，达到水泵节能的目的。变频调速技术一般适用于流量不稳定、变化频繁且幅度大和管路损失占总扬程比例较大的供水系统，而且一般滤池反冲洗中采用双阀滤池，为了减少阀门和减轻检修工作，可将普通快滤池的进水阀和冲洗水排水阀用２条虹吸管代替，只保留清水阀和冲洗水阀，就成为双阀滤池。这两种滤池的构造、滤速、滤料和配水系统等相同，减少了阀门，但需一套真空系统，运行管理比普通快滤池复杂该项研究中对双阀滤池进一步改造，将其改造成单阀滤池，减少了一个阀门，从而进一步降低

3、了能耗。１变频调速泵的概况１．１变频调速技术的基本原理及应用现状变频调速技术在机械设备—泵的应用上主要有三大特性，一是节能性，采用变频调速技术可以避免节流现象的发生，节电也可达到２０％以上；二是控制性，采用变频调速技术后，形成一个闭环调节回路，控制由变频器自动完成，大大提高了运行管理水平。三是启动性，采用变频器启动时，电流、电压从零起，对电力系统影响小，电机寿命长。水泵的调速控制是一种行之有效的节能方法，它可使水泵工况沿着管道特性曲线变［１－３］化，尽可能地降低浪费掉的扬程，节省电能。下面以离心泵为例，变频调速可通过变频器对三相交流电的频率变化来改变电动机的转速：ｎ＝６０×ｆ×（１－ｓ）

4、×ｐ（１）式中：ｎ—电机转速，ｒ／ｍｉｎ；ｆ—电源频率，Ｈｚ；ｓ—转差率；ｐ—电机极对数。由式（１）可以知道，转速ｎ与频率ｆ成正比关系，由此可以通过改变电源频率来调节电动机的转速ｎ，从而改变泵的流量和扬程。根据离心泵的相似关系Ｑ／Ｑ（ｎ／ｎ），Ｈ／Ｈ（ｎ／ｎ）２，Ｎ／Ｎ（ｎ／ｎ）３，２１＝２１２１＝２１２１＝２１转速下降１／２，则流量下降１／２，扬程下降３／４，轴功率下降７／８，随着泵转速的下降，轴功率呈３次方关系下降，因此，采用变频调速运行来调节流量，节能效果非常显著。水泵的变频调速运行，拓宽了水泵的工作范围，但这并不意味着水泵的转速能无限制的调节。变频调速后的水泵运行工况必须满足２个

5、条件：（１）调速后的水泵必须运行在高效段；（２）水泵变速前后的运行工况点相似，即变速前后的运行工况点（高效段内）在等效率曲线上。收稿日期：２０１４－０５－２８修回日期：２０１５－０１－１４５０河北联合大学学报（自然科学版）第３７卷近年来，交流调速中发展最快的是变频调速技术。变频调速控制用于水泵控制系统，具有调速性能好、节能效果显著和运行工艺安全可靠等优点变频调速技术的应用范围已发展到水处理、石油、石化、机械、矿山、纺织、电机和冶金等许多行。例如河南魏岗油矿在集输系统安装８台变频器，对生产工艺有特殊要求的离心泵进行变频控制技术，安装变频器后，解决了泵在低负荷工况下的运行问题，又降低了电机的

6、输入功率，［４］节约了用电量，降低了电能消耗。１．２滤池反冲洗节能技术研究现状随着滤池的继续运转，贮集在滤床中的杂质会导致滤床的孔隙率降低，滤床所能截留的杂质量不断减少，当水头损失增加至水流按预定流量通过时所需的水头即最大允许水头损失，或是由悬浮物质的穿透最后导致滤后水水质下降时，最终将使滤池停运，此时，需对滤池进行反冲洗，以去除截留的杂质，恢复滤池的运行能力。滤池反冲洗系统设备各费用占滤池总造价的５０％～７０％，反冲洗费用又是滤池经常运行费用中最主要的部分，因此，合理的滤池反冲洗方式的选择及反冲洗系统的设计，在经济、技术、安全等方面有着重要意义。滤池必须靠有效的反冲洗来维持滤池的正常及

7、可靠运行，这就要求反冲洗强度必须适当，太弱达不到冲洗要求，影响过滤效果，太强则会造成跑沙和漏沙，甚至对滤池结构造成破坏。因此，在滤池设计及运行中，水泵必须保持适当的运行参数，但由于一般在最初工程设计时，设计人员必须顾及各种最不利的工况，并要对设备容量考虑一定的余量，再加上受水泵选型限制，所以一般难以选到参数正好合适的水泵，实际所选择的设备容量通常较实际需求偏大，这样在实际运行中，往往需要根据实际情况控制阀门或风板来满足工艺要求。例如