文档介绍：水泵系统变频调速节能改造方案
泰州市自来水公司陈杰
摘要:随着电气传动技术,尤其是变频调速技术的迅速发展,作为大容量传动的中压变频调速技术也得到了广泛的应用。水泵系统选用变频调速的控制方式,能够最大程度的满足工艺要求,又大幅度的降低能耗,变频调速技术在水泵系统中将得到越来越广泛的应用和推广。
关键词:水泵变频调速改造
一、概述:
泵是一种平方转矩负载,其转速n与流量Q、扬程H及泵的轴功率P的关系如下式所示:
Q1/Q2=n1/n2 H1/H2=(n1/n2)2 P1/P2=(n1/n2)3
由水泵的工作原理可知:水泵的流量与水泵(电机)的转速成正比,水泵的扬程与水泵(电机)的转速的平方成正比,水泵的轴功率等于流量与扬程的乘积,故水泵的轴功率与水泵的转速的三次方成正比。由异步电动机的轴转速公式n=60f1(1-s)/p可知:电机的转速与给定频率成正比,故改变电动机的输入频率就改变了其转速,可以实现调速运行。水泵的转速、扬程、轴功率之间的关系如下表:
频率f(Hz)
转速n(%)
流量Q(%)
扬程H(%)
轴功率P(%)
50
100
100
100
100
45
90
90
81

40
80
80
64

35
70
70
49

30
60
60
36

25
50
50
25

根据上述原理可知:改变水泵的转速就可改变水泵的轴功率。
例如:将供电频率由50Hz降为45Hz,则P45/P50=453/503=,即P45=,将供电频率由50Hz降为40Hz,则P40/P50=403/503=,即P40=
供水系统在设计时是按照现场最大供水需求来考虑的,供水水泵的运行工况也相同(即按单机的最大供水需求来考虑的);在实际使用中有很多时间水泵都需要根据实际工况进行调节,传统的做法是开停泵及开关阀门的方式进行调节,用开停泵会有启动冲击电流,开关阀门进行调节增大了系统的节流损失,且对系统本身的调节也是阶段性的,调节速度缓慢,减少损失的能力很有限,也使整个系统工作在波动状态,对于供水系统超压爆管这类故障几乎无能为力;而通过在供水水泵系统加装变频调速装置则可一劳永逸的解决好这些问题,可实现自动调节控制,可使系统工作状态平缓稳定,并可通过变频节能收回投资。
图1 阴影部分为同一台水泵的工频运行状态与变频运行状态在随着流量变化所耗功率差
变频节能的效果是十分显著的,特别是调节范围大的系统及设备,通过表及图一可以直观的看出在流量变化时只要对转速(频率)稍作改变就会使水泵轴功率有更大程度上的改变,就因有此特点使得变频调速(节能)方式成为一种趋势并且不断深入的应用于各行各业及其各种调速领域。
二、改造方案:
我厂供水系统装机容量4×710kW,450kW。根据供水量的需求,以及达到节能降耗的目的,改造一台710kW的水泵系统,在原有工频系统的基础上,装一套中压变频调速装置。采用开环恒流量调节,通过输出频率的改变,改变水泵转速并调节供水量。
变频器选用的是美国罗宾康公司的空冷型完美无谐波系列中压变频器:电压等级6kV,额定功率900kW,额定输出电流140A。马达型号Y450-6,参