论变频节能技术在排水泵站改造中的应用.pdf

2 0 1 6年第 1 期 ( 第 4 4卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g H y d r a u l i c S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y No ．1 ． 2 01 6 ( T o t a l N o ． 4 4 ) 文章编号 ： 1 0 0 7— 7 5 9 6 ( 2 0 1 6 ) O 1— 0 1 0 9— 0 2 论变频节能技术在 排水 泵站改造 中的应 用 魏丽娟 ( 林甸县林甸镇人 民政府水利站 ， 黑龙江 林 甸 1 6 6 3 0 0 ) 摘要 ： 随着我国经济实力的提升， 人们的生活水平和生活质量逐渐得到了保障。随着资源和 能源的浪费越来越越严重， 如今人们开始注重节能减排。其 中电能作为如今应用最普遍的能 源之一， 应该注重对其的节能。其中水泵设备年耗 电量占据较大的比例。文章主要分析了水 泵变频器控制技术原理， 阐述了变频技术在排水泵站中的应用， 并针对变频节能技术在排水泵 改造中的应用进行了研究和探讨 ， 以期通过降低水泵耗电量， 促进中国电能的节省。 关键词 ： 变频节能技术； 排水泵站 ； 水泵变频器； 控制技术 ； 节能原理 中图分类号： T U 9 9 2 ． 2 5 文献标识码 ： B 在如今 的能源使用 中， 电能是人们 使用最普遍 的能源， 却也是浪费 比较严重 的能源。其 中在排水 泵站运行中所产生 的电能费用 ， 是该行业 中的重要 支 出费用。为 了能够符合我 国现代化进程 的发展 ， 提高排水行业 的经济效益 ， 需要加强注重对变频节 能技术的应用， 加强排水泵的改造， 从而降低排水泵 电能的消耗 。 1 水泵变频器控制技术原理 各个城市为 了能够控 制城 市内电能的浪费 ， 均 开始注重对排泵站进行改造， 使排泵站提升功能， 起 到节能作用。而水泵变频器控制技术是 目前最常用 的节能改造技术 ， 其主要是将工业 上使用 的交流 电 源的频率5 O Hz 交 流电转换为三相频率和 电压可调 的交流电， 该种方式主要是利用 改变 交流 电动机定 子绕组供电频率和改变电压的方式， 起到控制电动 机转速 的作 用 ， 即为 V a r i a b l e V o l t a g e a n d V a r i a b l e F r e q u e n c y ( V V V F技术 ) 。如今我国主要采用微机控 制实现电动机负载的 自动增减速。 2 变频技术在排水泵站中的作用及节能 原 理 2 ． 1 变频技术在排水泵站中的作用 由于天气气候及其他因素的影响， 如每 13 降雨 量不同， 生活用水量也不 同， 而排水泵站主要是在一 定时间内， 使水泵排 出的水量需要 比其所 收集 的水 量要略大， 因此 给排水泵站造成 了工作 和运行上 的 困难 。很多排水泵站在设计 之初 ， 为 了能够保 障其 自身的安全和不会受到外界环境的影响 ， 而选择采 用较大的额定功率和扬程， 以确保在遇到大水量时， 或者前池低水位时 ， 都 能够快速 的将水排 出。然 而 这样的工作方式， 会使泵站长期处在偏离最佳工作 点的状态 中工作。如今很多城市都在对排水泵站进 行变频改造 ， 如武汉市 。而泰州高港泵站在经过变 频可行性分析后 ， 认为其在 电费消耗方面可 以节约 5 0多万元 ， 有效提高了经济效益 。 2 ． 2 变频技术在排水泵站 中的节能原理 根据研究发现， 水泵的轴功率 =流体重度 流 量 扬程／ ( 1 0 0 0水泵效率 ) 。其 中根据水泵调速原 理 ， 水泵的流量与转速成正 比， 水泵的扬程与转速的 平方成正 比， 水泵 的轴功率与转速 的三次方成正 比， 因此可以看 出， 转速 的变化也对水 泵的轴功率产生 影响。如通过变频 调节 ， 将水泵 的转 速调节至额定 转速的 9 0 ％， 则水泵的流量也会下降至额定流量的 9 0 ％， 然 而此 时水 泵 轴功 率会 下 降至工 频状 态 的 7 2 ． 9 ％， 因此排水单耗也会下降至工频状态的8 1 ％。 因此如果 转 速继 续调 节 降低 ， 如 达到 额定 转 速 的 [ 收稿 日期 ] 2 0 1 5— 0 9— 2 8 [ 作者简介] 魏丽娟( 1 9 7 4一) ， 女 ， 黑龙江林 句人 ， 工程师。 2 0 1 6年第 1 期 ( 第4 4卷) 黑龙江水利科技 He i l o n g j i a n g H y d r a u l i c S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y No ． 1 ． 2 0 1 6 ( T o t a l N o ． 4 4 ) 8 0 ％时， 则此时排水单耗也会降低至工频状态的 6 4 ％， 起到节电率 3 6 ％的作用。为了能够实现节能 效果 ， 可以在设计扬程富余的情况下， 实现对电机转 速的调整⋯ 。 动态调整节能是指变频器能够在适应负载变动 的状态下， 供给最大效率 电压， 其中对于变频调速 器 ， 可以通过设置5 0 0 0次／ s ， 进行输 出功能 的测量 和控制， 从而使其一直维持输出高效率运行。另外 变频器在电极输 出力矩 的状态下 ， 可 以事先对 V ／ F 曲线的自 动条件， 从而起到减少输入电流的作用， 达 到节能。 注重变频 自带软启 动功能的运用 ， 当电机处在 加速中， 应该通过提高频率和电压的方式， 将启动电 流控制在额定电流 1 ． 2 ～1 ． 5 倍 ， 因为在利用工频电 源进行启动时， 启动电流会远远超过软启动的效果， 因此需要利用变频器实现软启动节能效果， 起到减 少电流对电网冲击的作用， 从而能够节省电费， 并改 善启动惯性冲击， 保护设备的安全。对于停泵时会 出现的水锤效应， 也可以通过变频调速实现软停止， 减小甚至消除水锤作用。在我国水泵站的建设中， 可能会出现管道系统不完善的问题， 这种情况下， 会 使排水需要流量达不到额定流量的标准， 为了能够 改善这一情况 ， 需要采用变频调速 的方式 ， 进行流量 的调节， 从而还能够有效防止水泵频繁启 动。通过 上述分析可以了解到， 变频技术能够有效改善水泵 的功能， 延长系统的使用寿命。 另外还需要 注重提高功率 因数节能 ， 当定子绕 组和转子绕组通过电磁作用时， 会产生力矩， 而电动 机在运行过程中， 会因为吸收大量的无功功率出现 功率因素极低的情况 ， 因此可以通过变频节 能调速 ， 实现提高功率因数 ， 从而有效减少无功损耗。 3 变频节能技术在排水泵站改造中的应用 文章主要针对某地区排水泵站进行 了分析和探 讨 ， 其主要有7台机组负责排渍， 另外两台机组则一 个用来给污水处理厂输送污水， 另外一个主要是备 用。如图 1 所示， 目前主要采用软启动器启动， 采用 一 拖一固定安装方式。 其中软启动主要采用三相反并联晶闸管作为调 压器， 在使用软启动器进行工作时， 其晶闸管的输出 电压也会相应增加， 指导晶闸管导通， 则电动机实现 平滑启动。然而在实际使用过程中， 软启动器存在 ～ l 1 0 一 故障问题多， 维修困难等问题。同时机组工况工作 单一， 不能够根据扬程的不同进行改变， 从而消耗能 耗较高。 图 1 排水泵站机组电气一次示意图 在该地区排水泵站的机组运用 中， 一般是采用 3 台到4台进行工作， 为了能够实现节能降， 需要进行 对变频器数量的合理 配置， 并让所 有的机组都 能够 进行软启 动和变频工作 。首先要 注重对 P L C的运 用 ， 将变频器能够通过一拖多的作用有效发挥出来 ， 一 般可以采用一拖三或一拖四的方式进行。如在利 用一拖四进行工作时， 当只需要一台机组处在工作 状态中， 则只需要变频启动 ， 而如果需要多台机组处 在工作中， 则变频器首先需要启动一台机组， 然后通 过控制接触器， 实现转换到工频状态中， 然而再启动 第二台机组， 从而让第二台机组也能够实现变频运 行。另外需要注重利用前池、 水位等， 明确水泵的扬 程， 从而通过变频调节的方式， 实现机组高效运行和 降低转速， 从而达到节能降耗的效果， 并且还能够起 到良好的排渍效果。变频器使用在排水泵站中， 能 够有效满足排水泵站当前的需求， 还能够促进其后 期的发展 。 4 结语 综上所述， 环保和节能是如今人们最重视的问 题， 其中电动机消耗电能过多， 如果实现对其的节能 降耗， 则能够有效保障我国电能的节省。通过上述 分析可知 ， 将变频节能技术应用在排水泵站中， 能够 有效实现节能效果， 并且还能够保障排水泵站机组 的安全运行 和工作 ， 因此我 国需要注重推广变频技 术的使用。 参考文献： [ 1 ] 高洪斌 ． 变频调速恒压供水控制技术在泵站节能改造中 的应用[ J ] ． 科技创业家， 2 0 1 3 ( 0 6 ) ： 6 2 ．