變頻調(diào)速器在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用

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簡介： 結(jié)合石家莊白樓賓館供水管網(wǎng)改造的實(shí)例，對“變頻調(diào)速器”在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用從“節(jié)能原理、控制方式、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及變頻調(diào)速后的節(jié)能效果”等幾個(gè)方面進(jìn)行論述。 關(guān)鍵字：變頻調(diào)速 供水系統(tǒng) 變頻恒壓

　　1、概述

　　變頻調(diào)速恒壓供水控制裝置能夠極大地改善給水管網(wǎng)的供水環(huán)境，該系統(tǒng)可根據(jù)管網(wǎng)瞬間壓力變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速和多臺(tái)水泵電機(jī)的投入及退出，使管網(wǎng)主干出口端保持在恒定的設(shè)定壓力值，整個(gè)供水系統(tǒng)始終保持高效節(jié)能和運(yùn)行在最佳狀態(tài)。河北省節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心應(yīng)用微機(jī)控制變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)，為很多家企事業(yè)單位安裝了變頻恒壓供水控制裝置。收到了較好的節(jié)能效果。

　　2、水泵變頻調(diào)速節(jié)電原理

　　異步電動(dòng)機(jī)采用變頻器調(diào)速的原理是：通過整流橋?qū)⒐ゎl交流電壓變?yōu)橹绷麟妷?，再由逆變橋變換為頻率可調(diào)的交流，作為交流異步電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源，使電動(dòng)機(jī)獲得無級調(diào)速所需的電壓、電流和頻率。

　　水泵供水系統(tǒng)具有管網(wǎng)特性曲線，即通道管網(wǎng)的流量與所消耗的能量之間的關(guān)系曲線，它同時(shí)表明水泵的能量用來克服泵系統(tǒng)的水位及壓力差，液體在管道中流動(dòng)的阻力。

　　水泵運(yùn)行工作點(diǎn)位置與水泵負(fù)載有關(guān)，在水泵負(fù)載經(jīng)常變化的情況下，水泵不能總處在高效區(qū)域里工作。為使水泵適應(yīng)外界負(fù)載變化的要求。我們可采用變速調(diào)節(jié)，即在管網(wǎng)特性曲線基本不變時(shí)，采用改變水泵轉(zhuǎn)速來改變泵的Q—H特性曲線。從而改變它的工作點(diǎn)，達(dá)到即改變流量又能保證水泵恒定和輸入功率減少的目的。

　　3、白樓賓館供水泵組工作的現(xiàn)狀與問題

　　石家莊市白樓賓館水泵房現(xiàn)有供水水泵三臺(tái)，型號(hào)為65DL-4，額定揚(yáng)程64m，流量30m3/h，轉(zhuǎn)速1450r/min，電機(jī)功率11kW，沈陽馬二家水泵廠生產(chǎn)。由于賓館用水水量極不穩(wěn)定，早、晚用水高峰常常是平時(shí)用量的二倍，而后半夜用水水量僅為平時(shí)用量的三分之一，而且用水流量變化快，穩(wěn)壓時(shí)間短。目前，采期電接點(diǎn)壓力表控制各泵的啟停，但當(dāng)用水負(fù)荷變化較大的，水泵電機(jī)啟停頻繁，造成電動(dòng)機(jī)及控制開關(guān)故障頻繁，而且供水壓力不穩(wěn)定。根據(jù)以上情況，我們給三臺(tái)水泵采用一套變頻調(diào)速恒壓供水控制裝置。在保證供水管網(wǎng)壓力恒定的情況下，根據(jù)水流量的大小實(shí)現(xiàn)三臺(tái)水泵的循環(huán)軟啟動(dòng)，圓滿地解決了白樓賓館供水系統(tǒng)不穩(wěn)定的大問題。

　　4、變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　針對白樓賓館供水泵組存在的問題和用水負(fù)荷的實(shí)際情況，我們設(shè)計(jì)采用11kW富士變頻器，壓力傳感器，微電腦控制器（包括PID調(diào)節(jié)）等組成閉環(huán)調(diào)節(jié)垣壓控制系統(tǒng)，使水泵恒壓供水，其供水壓力可調(diào)。

　　4.1、壓力傳感器時(shí)刻檢測管網(wǎng)壓力，并反饋至控制器，控制器根據(jù)反饋壓力與給定壓力的差值，控制變頻器的輸出頻率，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的速度調(diào)節(jié)，改變水泵流量，保證供水管網(wǎng)壓力始終穩(wěn)定在給定值附近，實(shí)現(xiàn)了變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的閉環(huán)調(diào)節(jié)。3臺(tái)泵在控制器控制下，均由變頻器實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)。

　　5、變頻調(diào)速后的節(jié)能效果及分析

　　白樓賓館采用變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)后，解決了目前存在的供水管網(wǎng)系統(tǒng)水壓不穩(wěn)定，設(shè)備故障頻出等問題， 取得了良好的節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益。

　　5.1、直接經(jīng)濟(jì)效益

　　目前的控制方式下，三臺(tái)泵平均輸入功率20kW，供水壓力3.7～5.8kg/cm²，年耗電175200kWh，按0.5元/kWh計(jì)算，每年電費(fèi)9.6萬元。采用變頻恒壓供水控制裝置后，三臺(tái)泵平均輸入功率16kW，供水壓力4.5kg/cm²，年耗電140160kWh，電費(fèi)7.7萬元，年節(jié)約電費(fèi)開支1.9萬元。該項(xiàng)目改造投資3.2萬元。

　　由此可知，采用變頻恒壓供水控制裝置后，每年節(jié)約電能35040kWh，節(jié)電率20％，投資回收期1.7年。

　　5.2、間接經(jīng)濟(jì)效益

　　5.2.1、按用水實(shí)際需要定壓供水，可以自動(dòng)保證賓館的正常用水需要，即不會(huì)發(fā)生因瞬間用水量增加而引起的供水不足，也不會(huì)因瞬間用水量減少，管網(wǎng)出現(xiàn)超壓引起設(shè)備損壞，并且克服了原有控制方式下水壓在3.7～5.8kg之間的較大波動(dòng)。

　　5.2.2　電機(jī)循環(huán)軟啟動(dòng)，避免了在頻繁啟動(dòng)時(shí)，較大的啟動(dòng)電流對供電系統(tǒng)、配電設(shè)備和電機(jī)的沖擊，延長了電氣設(shè)備、水泵及管網(wǎng)的使用壽命，減少了檢修維護(hù)費(fèi)用及工作量，提高了供水安全。

　　5.2.3、實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)控制后，提高了供水質(zhì)量，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，可實(shí)現(xiàn)無人值班，節(jié)約管理費(fèi)用。

　　6、結(jié)論

　　白樓賓館采用變頻調(diào)速恒壓供水控制裝置改造水泵組的運(yùn)行取得了較好的綜合效果。我國風(fēng)機(jī)、水泵的用電量約占發(fā)電量的31%，目前大多數(shù)風(fēng)機(jī)、水泵仍采用節(jié)流調(diào)節(jié)，節(jié)能潛力巨大，因此采用變頻調(diào)速裝置改造風(fēng)機(jī)、水泵運(yùn)行方式，是目前企業(yè)節(jié)約電能，提高經(jīng)濟(jì)效益的重要措施之一。