1、浅谈变频调速在供水水泵中的节能改造摘要：随着经济和社会的快速发展，我国的各个行业都在进行可持续化发展，节能减排引起了广泛的关注。在供水水泵中引入变频调速技术能够有效提高水泵的工作效率，减少能源的消耗。本文对当前供水水泵进行简要介绍，并对变频调速在供水水泵中的节能改造进行探讨和分析。 关键词：变频调速；供水水泵；节能改造；探讨 中图分类号：U264.91+3.4 文献标识码： A 文章编号： 1 变频调速与供水水泵概述 1.1 变频调速概述 在电机的工作中，通过改变电机的供电频率和电机的极对数和转差率就能够达到改变电机转动速率的目的。当前生产机械设备主要使用改变定子极对数、定子电压、频率等技术达
2、到变频转速的目的。变频调速分为高效调速方法和低效调速两种方式，高效调速的时转差率不变，造成的能耗较小，低效调速的转差损耗较大，因此在供水水泵的节能改造中主要使用高效变频调速的技术手段。 1.2 供水水泵概述 在人们生产和生活中，供水水泵的出现极大的提高了人们的效率和提高了生活舒适度。但是早期的供水水泵工作效率较低，能耗较大，不利于社会的可持续化发展。造成供水水泵能耗较大的因素主要有以下几个方面： （1）供水水泵不能与输送水管道准确匹配。 （2）供水水泵系统过于复杂。 （3）输送管道设计不合理。 （4）输送管道出现渗漏现象。 （5）供水水泵自身质量较差。 1.3 供水水泵节能原理 在供水水泵的使
3、用中，使用者需要根据最佳工况运行原则，建立准确的水力数学模型和参数采集标准，量身定做高效节能泵或高效叶轮，彻底解决循环水过流量引起能耗增加的现象，达到节能最大化 。 2 变频调速在供水水泵中的节能改造 2.1 供水水泵中利用变频调速进行节能的技术特点 供水水泵中利用变频调速的技术进行节能改造具有以下几个方面的技术特点 （1）采用闭式（或开式）变频控制技术，由能耗优化模块、智能控制系统、变频控制系统、远程监控制系统等组成，实时监控泵系统工艺参数并与目标值比较，自寻优给出满足工艺要求且实时电耗最低的运行匹配和调速策略，实行最优运行调度方案，达到最佳节能效果。 （2）利用变频器和电气元件，性能稳定，
4、设备运行安全可靠。 （3）自动寻优功能。自寻优给出满足工艺要求且实时能耗最低的运行搭配和调速策略，实行最优运行调度方案，调节及时、平稳、准确。 （4）实时计量运行功率，累计电量和运行时间，精确掌握能耗情况及节电量。 （5）实时监测变频器的工作状态、系统运行参数、电流、电压的超标报警以及欠压、短路等保护功能。实时监控泵系统设备振动、轴承温度等，进行故障诊断，确保系统安全运行。 2.2 供水水泵进行变频控制设计的分析 在供水水泵的使用过程中，主要是为了满足生产者和使用者对流量的需求。因此改造人员需要进行流量的准确计算和检测。通过考虑在动态供水的环境下，根据供水管道中水的压力大小和用水需求之间的关系
5、，进行供水水泵的变频控制改造。在供水水泵的供水中管道所受的压力直接显示了供水需求之间的变化。设计人员通过对管道压力变化的检测能够科学、合理的设计出满足人们需求的生产水泵供水系统。 变频调速控制方案主要包括： （1）供水水泵需要根据生产情况进行“一变多定”的配置，通过对变频调速供水水泵的调速特性曲线进行分析，找出定压供水系统中变频泵曲线与等压线之间的交点。由于供水水泵的特性曲线较为平坦，因此造成这种供水水泵的变频调速范围较小。因此在变、顶速水泵的配置方案在进行变频调速节能较为困难，在实际生产中需要采用高性能离心水泵群进行变、定匹配和变频调速控制，这样能够达到很好的节能效果，并能够满足人们生产和生
6、活的需要。 （2）变、定水泵的并列运行。在供水水泵的实际使用过程中，设计和改造人员需要根据投资和运行的情况进行供水水泵的并列运行设计。在设计时首先需要考虑根据最大设计水量的基础上尽量改进系统参数，使水泵的调速高效特性曲线与系统曲线匹配，通过这种调节和改进能够使调速泵组合进入最高工作段和工作点的概率增大，提高变频调速泵组的节能效率。备用泵系统需要采用工频定速泵组，当调速泵出现故障时，工频泵能够及时工作，避免因变频泵出现故障而造成的供水中断。 2.3 供水水泵变频调速的范围的确定 供水水泵的泵径与管径具有多样化的特点，水泵阀门开度与流量的关系较为复杂，这种情况造成了变频调速的范围较难确定。当供水水
7、泵进行转速调节时它的静态扬程不会为零，它的阻力曲线不会通过坐标原点。因此在进行供水水泵的变频调速范围的确定时需要兼顾流量和扬程的要求，将供水水泵的阀门打开到最大，通过转速进行流量的调节。科学的流量调节能够很好的进行供水水泵的变频调速范围的确定，达到高效的节能效果，满足社会可发展的需要。 2.4 供水水泵变频调速后节能效果估算 供水水泵的调速节能效果计算较为复杂，因为水泵的静扬程在大多数情况下不为零，供水水泵的流量与扬程以及轴功率转速的关系进行分析，通过对各工况点的相似抛物线核算得到个工况点的转速情况。在进行节能计算时要用流量（百分比额定流量）作为根据（而不是阀门开度） ；全流量轴功率也不能简单
8、的采用额定轴功率，而应采用实际水泵系统的全流量轴功率进行计算，因为具体选定的泵用在不同的管路系统时其实际参数是不一样的。并要注意在计算节电率时使用的比较电功率应为采用阀门调节时相同流量下水泵实际所消耗的电功率，而不应当是电动机的额定电功率，因为采用阀门调节时，随着流量的减小，电动机的电流（电功率）也是有所减小的。在相同的流量百分比时，不同的静扬程的转速、轴功率和节电率都是不同的，应逐点进行计算。 2.5 供水水泵进行变频调速后的优点 供水水泵通过变频调速改造后具有以下几个方面的优点： （1）改造后的供水水泵能够实现平滑的调速，并且调速精度和转频分辨率较高。 （2）变频调速改造后供水水泵能够高效
9、率的进行调速。变频调速具有在频率变化后电动机仍会在相同频率范围内进行正常运行，保证额定的转差率。 （3）变频调速供水水泵的调速范围较宽。并在整个调速范围内均具有较高的调速装置效率 V。所以变频调速方式适用于调速范围宽且经常处于低转速状态下运行的负载。 （4）变频调速供水水泵的功率因数较高，高功率因数能够有效的降低变压器的数量和电线线路的容量，降低供水水泵使用时的资金投入。在同样的电源容量下能够配置较多的供水水泵负载进行生产活动。 （5）变频调速供水水泵能够通过高效的生产能力，在同样的电源荷载情况下提供更大的扬程和水量来满足人们的生产和生活需要，有效的降低了能源的消耗，达到了高效节能的效果。 结语： 供水水泵在当前人们的生产和生活中占据重要的地位。供水水泵的变频调速技术改造能够有效的降低其对能源的损耗，满足人们生活和生产的可持续发展的要求。本文对变频调速供水水泵进行了阐述，并提出了合理的供水水泵的变频调速改造，达到了良好的节能效果。 参考文献 1 潘效军. 锅炉改造技术M.中国电力出版社,2010 2 何超. 交流变频调速技术M.中国航空航天大学出版社, 2009 3 方大千. 节能计算手册M.电力工业出版社, 2012
