變頻調(diào)速技術(shù)在水泵控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

一、前言：

水泵是城市給水系統(tǒng)中最主要的耗能設(shè)備，根據(jù)對多個送水泵房中運行水泵的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)水泵的實際運行揚程小于水泵的銘牌揚程，有的甚至相差30%以上。因此導致了水泵運行效率降低，能源浪費嚴重，電機時常超負荷運行，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因除市政基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)具有超前性、水量預測偏大以外，選泵方法不合理、水泵搭配不當也是重要原因之一。

目前給水管網(wǎng)大都為無水塔直供管網(wǎng)，現(xiàn)有規(guī)范規(guī)定按最高日最高時流量來計算揚程選泵，而在最高時以外的絕大多數(shù)工況下，其所需揚程低于最高時計算揚程。而當最高時工況下的水泵工作點在高效區(qū)時，則水泵在平時大部分時間工況點將會移至高效區(qū)之外，從而水泵運行效率較低，造成能量的浪費。改進的方法是選擇水泵時，其揚程依據(jù)主要應(yīng)以平均時用水量來計算揚程，水泵臺數(shù)不宜太少且應(yīng)不同型號的水泵相互搭配。本文將通過實例來探討如何恰當選用水泵降低能耗以適應(yīng)城市用水量變化的需求。

二、實例：

某一水廠原設(shè)計供水能力10萬M3/日，送水泵房選用5臺單級雙吸中開式離心泵，分別為RDL500—790AIS水泵3臺，水泵揚程57.5M，流量3084M3/h，配用電機功率630KW；14sh—9B水泵2臺，水泵揚程55M，流量1080M3/h，水泵效率78%，配用電機功率250KW；目前城市實際需水量在2.6---3.6萬M3/日之間，小時流量在1600M3/h--3000M3/h之間，水泵出口壓力在0.4MPa左右，時流量在2000M3/h左右全年有8個月時間。

1、存在問題：由于原設(shè)計水量偏大，目前平時一般是開1臺小的水泵即14SH—9B即可滿足需求，由于原設(shè)計水泵揚程偏高，實際需求揚程較低(出廠壓力0.40MPa)，當水泵出口閥門全部打開管網(wǎng)壓力低時，水泵小時流量可達到1600M3/h，產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象，水泵效率嚴重偏離高效區(qū)，并且電機超負荷運行，電機發(fā)熱，極易發(fā)生燒壞電機現(xiàn)象。當需水量達到1700--2000M3/h時，就必須開2臺小的14SH—9B水泵，這時2臺水泵全部要關(guān)小出口閥門的辦法來進行流量調(diào)節(jié)，以滿足管網(wǎng)壓力需求，這時2臺水泵效率極低，大量的能量消耗在閥門上，并且閥門損壞嚴重。

2、解決問題的辦法：首先我們對14SH—9B進行改造，在不更換原有電機的前提下，重新選用1臺KQSN400-N13水泵揚程45M，流量1632M3/h，水泵效率87%，這樣平時開1臺水泵即可滿足用水需求，并且水泵也能運行在高效區(qū)；再次對原來大的RDL500-790AIS水泵進行改造(此水泵沒有安裝配套電機)，更換1臺KQSN600-M13水泵揚程42M，流量2980M3/h，水泵效率85%，配用電機450KW，并且在此機組上安裝變頻調(diào)速裝置，以適應(yīng)各種用水量變化的需求，通過以上改造，完全可以適應(yīng)今后3--5年內(nèi)城市用水變化的需求。

3、能量消耗計算：

依據(jù)供水水量的不同，在揚程40M的條件下，根據(jù)水泵的性能曲線，電機效率按92%計算，按照公式W＝QH/102η(KWh)分別計算改造前后水泵的單耗，計算結(jié)果見表，從表中可以看出改造前后的效果。

式中Q——泵站出水量(L/s)；

H——水泵的實際運行揚程(M)；

η——水泵綜合效率，η=η1·η2

η1——水泵運行效率；

η2——水泵電機效率；

四、結(jié)論

根據(jù)以上計算分析結(jié)果，提出如下合理選擇水泵的原則：

1、目前我國絕大多數(shù)城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)均不設(shè)水塔，由泵站直接供應(yīng)滿足用戶用水需求，為了適應(yīng)不同用水量的需求，選用水泵臺數(shù)不宜太少，且應(yīng)大小型號水泵合理搭配，實行階梯式供水，以保證城市用水需求。

2、采用大小型號水泵搭配，小型號水泵流量應(yīng)為大泵流量的40%～60%，太小或太大都會使水泵不同組合間的水量階梯不均勻，從而降低水泵運行效率。

3、在可能的情況下對電機盡量采用調(diào)速裝置，并且調(diào)速裝置應(yīng)安裝在較大的機組上，調(diào)速的范圍應(yīng)控制在60%--100%之間。