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          新能源:變頻水泵節能問題分析

          來源:仟億達 發布日期:2018-04-03 16:32:00 瀏覽:-| 加入收藏

          目前我國技術發展迅猛,變頻技術已經在生產生活中廣泛應用,在提高能源利用效率方面發揮積極作用,與我國低碳經濟發展目標相適應,對推動國民經濟可持續發展具有重要意義。新能源對變頻調速的運行原理進行分析,在此基礎上提出變頻水泵節能的優化設計方法與應用相關問題。

          在低碳經濟發展的大背景下,我國泵類配套的電動機耗電量約為全國消耗總電量的20%,但是由于水泵運行效率偏低,造成嚴重的資源浪費行為。如何加快水泵運行的節能性,已成為當前必須思考的話題。

          變頻水泵節能

          1 水泵變頻調速技術原理

          有關變頻調速技術的運行原理,主要根據交流電動機的運行原理,與其轉速關系密切相關,公式分析如下:

          n=60f(1-s)/p (1)

          在該公式中,f代表水泵電機運行過程的電源頻率(Hz);p代表電機中的極對數。只要對電動機的定子繞組電源頻率進行均勻化的改變,就能夠實現電動機同步轉速的平滑改變;電動機的轉速緩慢,軸功率就會隨之降低,同時電動機的輸入功率也有所減少。

          2 水泵變頻調速系統的設計

          當前,我國水泵節能系統中應用變頻調速技術,主要處于開環狀態之下,也就是通過人為操作方式,遵循外界條件變化、工藝變化等,對變頻器的頻率值進行更改,以達到調速目標。在變頻調速系統中,可主要包括調節器、壓力測量變送器、變頻調速器以及控制對象四大部分;對于該系統的控制過程,首先利用壓力測量變送器,測量水管的出口壓力,將該數值轉換為標準的電信號[1];其次,利用調節器與事先設置的控制指標進行對比,發現其中存在的偏差;最后,通過調節器將該偏差值進行運算與調節,獲得調節信號。系統設計要點如下:

          2.1 水泵的高效區運行

          1)有關水泵的選擇,一般在高效區使用,避免出現大馬拉小車的浪費現象;

          2)水泵運行呈曲線模式,也就是說,隨著流量的不斷增大,揚程有所降低;同時注意控制水壓力的波動性,確保出流穩定,更利于節能技術的落實;

          3)結合管網的水力計算,實現選泵的優化,確保在高效區穩定運行。在計算水泵運行相關參數時,應考慮到水泵在長期運行中葉輪產生的磨損,提高安全系數的適用性;但是選泵不能過大,否則可能造成低效運行,耗能量增加;

          4)如果調速泵處于額定轉速下工作,則應處于水泵高效運行的末端。由于選擇調速泵時主要參考秒流量數據,則工作點就是符合秒流量的工況點,但是在管網中涉及秒流量的時間非常短暫,大多水泵處于低于設計值的工況下運行。如果水泵的工作點處于高效區的末端位置,那么水泵就可實現高效、穩定運行,達到最佳節能效果。

          2.2 多臺泵組運行

          一般情況下,離心泵在高效區運行,流量范圍處于1-0.5Q之間;但是以實際運行情況來看,水量的變化受到不同因素的影響,因此呈現不均勻狀態;那么在設計變頻調速泵組過程中,就應充分考慮這一實際問題,才能確保水泵的高效、穩定運行;經大量實踐經驗表明,選擇若干大小不同的水泵,采取并聯運行方式,是一種效果良好的方法,在用水量較少的情況下,可采取小泵和氣壓罐聯合供水模式。

          2.3 水泵的優化配置

          1)在用水量并不大的情況下,可以選擇1臺工頻泵、1臺變頻泵、1臺備用泵三臺輪換的方式,每臺泵按照60%的設計流量進行選擇,這樣就可確保高效運行階段與低需求運行階段的優化配置;

          2)如果需要應用集中供水模式,則精確計算用水量,采取大泵與中泵聯合運行的模式,同時也要采取小泵和氣壓罐的組合供水模式。在運行過程中,根據用水量的實際情況進行調整,避免出現“大馬拉小車”現象,實現低效運行目標;

          3)在冷卻塔補水運行中,供水遵循一定規律,因此基本不會出現零流量供水狀態,應用變頻調速泵組,主要根據冷卻塔臺數,采取一工一備、兩工一備等方式。

          3 水泵變頻調速技術的應用

          一般情況下,水泵調速涉及到減速問題,如果應用變頻調速技術,那么原本采取工頻狀態下設計的電機或水泵,其運行參數將面臨較大變化。另外,定速泵、管路特性曲線等也會對變頻調速運行產生影響,如果出現超范圍調速現象,將難以實現節能目標[4]。因此,即使應用變頻調速技術,也不能無限制地進行調速,一般變頻調速不得低于額定調速的1/2,具體數值根據實際情況確定。

          1)定速泵的影響作用

          從理論上來看,在水泵調速的高效區運行,主要在工頻高效的左右端點位置,處于拋物線中間區域;如果水泵運行的轉速有所降低,則泵的效率也隨之下降,如果運行的工況點超出了區域,則不適宜采取調速節能方式。

          2)水泵工藝的影響作用

          從以往變頻調速技術應用的實際情況來看,大多供水系統采取多臺水泵聯合供水模式,但是由于成本較高,難以實現所有水泵的調速運行,以調速泵和定速泵混合運用模式為主。在這種情況下,就應確保二者和諧、高效運行,實現系統最優化。但是在這種模式下,調速泵的運行范圍出現變化,可分為兩種形式討論:其一,同型號的水泵。在采取一調一定運行方式時,調度較為靈活,但是不能確保定速泵與調速泵同時處于高效運行狀態,調速范圍相對較小;其二,不同型號的水泵。在采取一調一定運行時,如果能確保調速泵的高效運行,可與定速泵的高效運行相一致,適當調整最大范圍。

          總之,變頻調速已成為當前水泵節能中的關鍵技術,但是適用條件問題不容忽視,變頻調速并非適合應用于任何供水系統,具體采取的節能技術及組合方式,應根據實際情況來定,才能真正發揮變頻調速技術的作用。


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