应用技术 Ｉ■ 关于水泵变频节能技术应用的探讨 杜燕钟大林 （山东省电力学校 国网新源山东文登抽水蓄能电站有限责任公司 ２７１０００） ［摘 要］本文介绍了水泵变频调速运行的节能原理与变频调速的基本原理，并且对实际中影响变频调速范围的因素进行了详细阐述 ［关键词］水泵变频调速节能技术频率 中图分类号：Ｕ４６４．１３８＋．ｉ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—９１４Ｘ（２００９）３６—０３２０—０ｌ １引言 随着我国科学技术与工业产业的飞速发展，电力工业已经从一定程度上得 到了很大的进步，但是能源的浪费却是一个不容忽视的严重问题 根据相关 调查知遵，目前我国水泵总数量大约为５５６８万台，装机的容量大约约为１．６亿 千瓦，占据了全国用电量的２２％左右，但系统运行的效率却很低，仅仅大约为 ２５％￣３５％，其损耗的电能量占到了总发电量的４０％之上。所以，做好关于水泵 节能的工作，对于提高我国国民经济的发展水平具有举足轻重的作用。为此， 本文笔者对水泵变频节能技术的应用进行了简单的探讨。 ２水泵变频调速运行的节能原理 通过水泵的工作原理可以知道：水泵电动机的转速跟水泵的流量成正比关 系，水泵电动机转速的二次方与水泵的扬程成正比关系，水泵电动机转速的 三次方与水泵的轴功率成正比例关系。通过上述原理很容易推出如果改变水 泵电机的转速就能够改变水泵的功率大小。在水泵效率不变的情况下，流 量、扬程和轴功率与转速关系如下：Ｑ。ｃ ｎ转速与流量成正比关系：Ｈ ｏＣ Ｄ２转 速的二次方与扬程成正比关系：Ｐ ｏｃ ｎ。水泵功率与水泵转速的三次方成正比 关系 （ｎ代表转速，Ｑ代表流量，，Ｐ代表轴功率，Ｈ代表扬程）。从理论上讲， 如果液体流量下降２０％，采用调速的办法使ｎ下降２０％，则电机轴功率将下降到 原来的５１．２％。而在实践中尽管电机效率也随着下降，但节能效果依然十分 显著。可达１８％一２６％，甚至更高。通常来说，水泵是根据供水系统最大工况 的需求来进行考虑的，但是在实际使用时。用水系统很难达到最大的用水量。 常规情形下，一般用阀门调节来加大系统的阻力进行节流，但是很容易造成用 电的损失：而如果采用变频器，能够使系统的工作状态稳定且平缓．采用调节转 速来改变用水供应，并能够通过减小转速节能而收回投资。 ３变撅调速的基本廉理 调速泵并列运行时，尽管调度比较灵活，但是因为不能兼顾定速泵与调速泵的 高效工作段，所以，这种情形下调速运行的范围是非常小的。（２）型号不同的 水泵：定、调速泵并列运行时，如果可以达到调速泵在额定转速时高效段的右 端点，定速泵与扬程高效段的左端点并且扬程相等，那么就能够实现最大范围 的调速，但是此时定速泵与调速泵绝对不可以在互换后并列运行。 ３．３电机效率对调速范围的影响 在工况比较相同的情况下，一般会有Ｎ。ｃ ｎ３。所以，随着转速的不断下 降，轴功率会急剧减小，但是如果电机得输出功率偏移额定功率过大或工作频 率偏移工频很大，都有可能导致电机效率下降迅速，最后都会影响到水泵机组 的效率。 ３．４变频调速装置的影响 （１）变频器在工作时因为变频和整流，周围将会出现很多的干扰电磁波，而 这些高频电磁波对周围的仪器、仪表将会有一定的干扰。所以，电子系统和 柜内仪表，应当选择金属外壳，以便屏蔽变频器对仪表所造成的干扰。所有的 元器件均应当确保接地，除了上述条件之外，各仪器、仪表以及电气元件之间 的连线都应当选择屏蔽控制电缆，而且屏蔽层也应当接地 结语 总之，变频调速是一种应用非常广泛的水泵节能技术，但适用条件非常严 格，不可以将其简单地应用于所有供水系统，具体应当采用何种节能技术，需要 结合实际情况具体对待：（１）变频调速常应用于流量不是很稳定，变化比较频繁 而且幅度也较大，流量经常明显的偏小或者管路损失占总扬程比例比较大的供 水系统：（２）变频调速不适用于工况点单一、流量稳定与静扬程占总扬程比例 较大的供水系统：（３）变频变压供水一般要优于交频恒压供水。 参考文献 ［１］赵相宾等，变频调速技术的发展，变频器世界，２００６（１２）． ［２］徐甫荣等，高压变频调速技术应用现状与发展趋势，变频器世界，２００７ （４）． 固 ｌＦ．频率ｌ厂 圆Ｉ ．蝠 ｌ 图３．１变频调速的基本原理 变频调速的基本原理图如上图３．１示：就是指利用了交流电动机的转速关 系：即Ｎ＝６０（１一Ｓ）＊Ｆ／Ｐ，公式中：Ｆ代表水泵电机的电源频率单位为ＨＺ：Ｐ代 表了电机的极对数。由此可以知道，均匀调节电动机定子绕组电源频率Ｆ的 大小，就能够均匀的调节电动机同步转速的大小。如果电动机转速减小，那么 轴功率相应的会得到减小，而电动机输入功率也就会跟随着减小。上述就是 水泵变频调速的节能原理。 ［３］陈运珍，中压大功率变频器在多台大水泵机组并联运行时的机理研 究，变频器世界，２００７（４）． ［４］陈运珍．现代水工业自动化必须走信息控制一体化的道路，自动化博 览，２００６（６）． ［５］王锡仲，高景峰．变频优化调压节能供水装置的研制［Ｊ］．给水排水． １９９８，２４（１０）：６４—６７． ３影■变频调速范围的因素 ３ １水泵工艺的特点对调速范围的影响： 从理论上来说，水泵调速高效的区域一般为经过工频高效区两个端点的两 条比较相近的工况抛物线的中间区域。但是在实际上，当水泵的转速非常小 时，泵的效率就会大大的下降。由于受这的影响，水泵的调速高效区发生萎 缩。如果当运行工况点已经超过该区域的时候，则不可以利用调速来节能。 ３．２定速泵对调速范围的影响 在实践运行中，供水系统一般是通过几台水泵联合供水。如果将所有水 泵全部调速的话，耗资会太多， ，因此通常采用定速泵、调速泵混合供水。 在上述的系统中运行时，应注意保证定速泵与调速泵都能运行于高效段，并能 够实现系统最优化。这个时候，定速泵就可能会对调速泵的调速范围产生一 定程度的影响。通常主要被分成如下两种情形：（１）型号相同的水泵：定、 （２）坝体稳定加固。通过观测记录，孔间皮裂缝的搭接率在８０％以上，局 部段达到１００％，缝宽一般为４－１３ｒａｍ，最宽达到３０ｍ，平均单孔吃浆量为２．１５ｍ３， 灌浆效果明显，达到了堤防防渗加固的目的。 （３）灌浆后土坝渗流量大大减少，根据观测资料，灌浆前在库水位为３０．３５ｍ 时，主坝渗流量为１５．ＯＬ／ｓ：灌浆后当库水位为３Ｏ．４Ⅷ时，主坝渗流量为６．２Ｌ／ ｓ，渗流量减少约６０％。由以上渗漏对比可见，灌浆效果良好。 结语 劈裂灌浆是一种土坝防渗加固的有效方法，其防渗效果显著，质量可靠，能 节约投资成本，设备工艺简单，施工方便快捷，在水库及渠道堤防加固的实践检 验表明．劈裂灌浆应用于土坝堤防防渗加固效果明显，值得推广。 ３２０ ｌ科技博览
