中科宇杰：水泵的變頻節能改造方案

　　節能降耗已經(jīng)成中國經(jīng)濟發(fā)展規劃綱要的主要內容，尤其對電力、鋼鐵、有色、石油化工、水處理等工業(yè)領(lǐng)域高耗能企業(yè)提出了更加嚴格的減排目標。水泵作為工業(yè)核心流體輸送紐帶，耗電量約占企業(yè)全部電耗的65%左右，尤其水泵類(lèi)負荷的效率比較低。企業(yè)必須通過(guò)降低成本來(lái)提高經(jīng)濟效益。才能增強競爭力，在降低生產(chǎn)成本中，節約用電是一個(gè)重要的經(jīng)濟環(huán)節。

　　一、情況概述

　　企業(yè)中的供水系統是根據用水量的需求進(jìn)行調節，是采用調整泵出門(mén)閥門(mén)來(lái)調節流量，需要專(zhuān)人值守，在不同的情況下，開(kāi)關(guān)閥門(mén)。勞動(dòng)強度較大，同時(shí)，由于閥門(mén)的強制節流使泵形成旋渦沖擊，產(chǎn)生了強烈的振動(dòng)和噪聲，對泵的使用壽命、維護修理都加大了不利的損耗。再就是由于電動(dòng)機的轉矩基本恒定，這種調節方式形成的供水壓力較高，造成嚴重的節流功率損失，泵的效率降低，造成電力的浪費。

　　二、水泵變頻節能改造的調速性能

　　水泵在改變轉速時(shí)，其內部幾何尺寸沒(méi)有改變，所以，據水泵的相似原理可知：當轉速變化時(shí)，流量與轉速成正比，揚程與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的立方成正比，得出：同一臺泵當轉速變化時(shí)，水泵的主要性能參數將接上述比例定律而變化，并且，在變化過(guò)程中可保持效率基本不變，若水泵機組轉速可調，我們就可以改變某臺水泵的轉速以適應當時(shí)需水量的變化，這樣就可以避免水泵機組在低效率區域運轉造成的電動(dòng)機過(guò)載，另一方面，也可以避免供水壓力偏高所造成的浪費。同時(shí)，水泵隨著(zhù)轉速的變慢而使軸功率大為減少，電動(dòng)機輸入功率也隨之減少，這就是調速水泵在供水系統中所起的節能作用。

　　三、水泵變頻節能改造減速的機泵原理

　　根據交流電動(dòng)機工作原理中的轉速關(guān)系，n=60f(1-s)/p,從公式中得出：均勻改變電動(dòng)機定子繞組的電源頻率，就可以平滑地改變電動(dòng)機的同步轉速。電動(dòng)機轉速變慢，軸功率就相應減少，電動(dòng)機輸入功率也隨之減少，這就是水泵調速的節能作用。

　　交流電動(dòng)機轉速物性為一條稍向下傾斜的曲線(xiàn)，如圖A所示，調速時(shí)的特性仍為稍向下傾斜曲線(xiàn)，是在不同頻率時(shí)相互平等的一組曲線(xiàn)，如圖B所示：

　　從圖A、圖B中可以看出，變頻器的調速特性基本保持了電動(dòng)機固有的轉速特性，它是一組不同頻率時(shí)相互平行的特性曲線(xiàn)。

　　變頻調速具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　?、俎D差率小，轉差損失小，效率可高達90~95%以上。

　?、趯?shí)現平滑地無(wú)級調速，精度高，調速范圍寬(0~100%)，頻率變化范圍大(0~50Hz)。

　?、燮饎?dòng)轉矩大(可達額定值的1.1倍)，實(shí)現軟啟動(dòng)減輕啟動(dòng)電流的沖擊。

　?、芴岣唠娋W(wǎng)側功率因數。

　?、葑冾l器可采用高速度的16位CPU與專(zhuān)用的大規模集成電路配合，用軟件實(shí)現V/5自動(dòng)調整，具有與計算機可編程控制器聯(lián)機控制的功能，容易實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。

　?、薨惭b容易，調試方便，操作簡(jiǎn)單。

　?、卟粌H適用于水泵，風(fēng)機類(lèi)負荷的節能調速，而且也適用于舊設備的改造，對改善工藝條件，提高產(chǎn)品質(zhì)量都有其明顯效果。

　　四、水泵變頻節能改造案例分析

　　上述案例中，電機功率為Y200M-245KW，安裝變頻器一臺，運行三個(gè)月，節電效果明顯。

　　生活水泵變頻減速節能測試數據如表A、表B所示：

　　表A安裝變頻器前的測試數據(f=50Hz)

　　表B安裝變頻器后的測試數據(P=4kgf/cm2=39.2N/CM2,f=0~50Hz)

　　供水的高峰與低谷是隨作息時(shí)間及生活習慣不同的變化的，為樓房高房及遠距離居住的職工正常用水，我們采用了恒壓供水方式，即保持管網(wǎng)壓力為4KGF/CM2(39.2N/CM2)。電動(dòng)機頻率隨壓力變化，從而實(shí)現了節能的目的。

　　從表A與表B所示，以10天運行記錄分析：

　　安裝變頻器前：供水量12785T，耗電7132KWH，平均單耗0.558KWH/T，平均時(shí)耗39.187KW/H。

　　安裝變頻器后：供水量：12819T;耗電5412KWH，平均單耗0.422KW/T，平均時(shí)耗29.254KWH。

　　前后相比，10天供水量幾乎相等，而耗電減少1720KWH，平均單耗降低0.136KWH，節電率24.37%，平均時(shí)耗降低9.942KW/H，節電率25.37%，平均節電率達24.87%，節電效果顯著(zhù)。

　　投資回報期短：按平均每天運行時(shí)間為18小時(shí)計

　　年運行時(shí)間=18×365=6570小時(shí)

　　年節電量=(投入前平均時(shí)耗-投入后平均時(shí)耗)×年運行時(shí)間=(39.187-29.254)×6570=65319(KWH)

　　按電費單價(jià)1元=年節電折合人民幣

　　年節電費=電費單價(jià)×年節電量=1×65319=65319元

　　投資回報期=60000÷65319=0.92年×12個(gè)月=11個(gè)月

　　即期投資回報期不到1年，水泵變頻節能改造與其他節能技術(shù)相比投資回報期限明顯縮短。

部分內容來(lái)源：中國節能設備網(wǎng)

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