變頻供水節能改造分析

1.節電原理

水泵站的裝機是按城市最不利條件下、最大時流量和所需相應揚程決定的。而實際上每天內只有很短時間能達到最大時流量，大多數時間里，水泵站都處在小流量下工作,因此,平時大部分的時間內機泵都處于低負荷運行。為了適應流量的變化，許多泵站在運行中采取關小出口閘門的辦法來控制流量，當用水量減小時，如果水泵正常運轉，則系統壓力將增高,為了使水泵工作效率仍保持在高效區，采用關小出水閘閥角度來調流，從而造成出口閘門前后的壓力差值（少則多米多則幾十米）就白白地浪費于閘門阻力上,但采用此方法，系統從電網所耗能量并沒有減少，電機之輸出功率基本沒有改變。盡管閥門調整達到了工況要求，只是能量的有效應用的比例少了，而損耗增加了， 即閥門對水壓可產生10—20%的水壓降，也即在此上要多消耗10--20%的能量。采用變速調節，閥門全開狀態，無水壓損耗,根據工況的要求自動調節電機之速度，使之與負荷相適應，使水泵適應流量和揚程變化的要求,即在管道特性曲線基本不變時，采用改變轉速來改變泵的Q—H特性曲線。使它的工作點保持在高效段，達到輸入功率減少的目的。

2.節能估算

采用恒壓調速,第一是提高水泵效率，第二是減少了用閥門節流引起的壓力損失,具有雙重節能效果。根據電機水泵水壓與流量的運行特性可知(在理想狀況下)：A．流量Q與電機轉速成正比。B．壓頭（揚程）與電機轉速的平方成正比。C、電機所耗功率與電機轉速3次成正比。按照這種比例關系，經粗略計算可以發現，假定要求流量降低20%，如果采用調速方法電動機轉述下降20%，此時電動機所需功率下降到原來數值的51．2%，與調節閥門的方法比較可節約電能48%左右，節能效果非常明顯。當然,這種理論上的估算只能作為一個參考,在水泵的實際工作運行中,由于各種因素的影響,是達不到這樣的節能效果的,據統計分析,采用恒壓調速系統,其節能效果參照可如下表格：

由此可見，對運行中的水泵而言，流量越小，則恒壓調速節能效果越大,如果水泵大部分時間都是工作于高流量區,則節能效果不太明顯。

電機軸功率P與水泵流量Q及揚程H之間有如下近似關系

(假設效率為1):

P (kW) =Q H／102

式中:P= 軸功率(kW)；

　  Q= 流量(m³/h)；

H = 揚程(m)。

由此式可見,水泵流量及揚程的變化均影響電機軸功率。因此,要得到更好的節能效果,采用分時的變流變壓控制系統,根據高、低峰用水量的變化,分時段設置不同的壓力,使水泵組合的揚程處處能與管道綜合的系統阻力相適應，通過變速調節,始終保持管網未稍的壓力穩定,當流量減少時,使水泵效率基本不變，仍在高效區域內，而水泵所需的軸功率卻相應減小了，轉速下降了,能耗也就降低了。而變頻調速系統,相較其它調速系統而言,具有調速范圍廣,效率高,功率因數高的特點,自我們國家八十年代末推廣風機水泵的調速節能改造以來,一直是風機水泵機組節能降耗的最佳選擇。

供水控制，歸根結底，是為了滿足用戶對流量的需求。所以，流量是供水系統的基本控制對象，但流量的檢測比較困難，費用也較高。考慮到在動態供水情況下，供水管道中水的壓力P的大小與供水能力和用水需求之間的平衡情況有關：當供水能力大于用水量時，管道壓力上升；當供水能力小于用水量時，則管道壓力下降；當供水能力等于用水量時，則管道壓力保持不變。可見，供水能力與用水需求之間的矛盾具體地反映在供水壓力的變化上。從而壓力就成了用來作為控制流量大小的參變量，也就是說，保持供水系統中某處壓力的恒定，也就保證了使供水能力和用水需求處于平衡狀態，恰到好處地滿足了用戶的用水要求，這就是恒壓供水所要達到的目的。

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