引言

水是人們生活與生產(chǎn)中必不可少的一項資源，隨著社會的不斷發(fā)展以及人口不斷增多，社會各界對水的需求量也越來越大，對供水系統(tǒng)的安全性與供水質量也提出了越來越高的要求。在工廠送水泵組中應用高壓變頻器實施變頻節(jié)能改造，可以實現(xiàn)PID調節(jié)控制送水泵機組管網(wǎng)壓力，同時也可以使負荷較低時水泵的節(jié)流損失實現(xiàn)最大限度地降低，使機組的經(jīng)濟效益實現(xiàn)全面的提升。因此，對高壓變頻器在送水泵組中的應用進行探究具有至關重要的現(xiàn)實意義。

1、主要設備及技術參數(shù)

舊廠有6臺送水泵，與擴建水廠及赤湖水廠通過合理調度，負責供應全市的生活與工業(yè)用水，根據(jù)用水量將其中的1-2臺投入使用。水泵配套電機型號為Y560-8型，功率為630kW/10kV。選用HARSVERT-VA10/045變頻器并配套一面手動一拖二切換柜。

2、技術改造

對送水泵房中的2#泵與4#泵實施變頻節(jié)能改造，在已建成的送水泵房內對兩組630kW/10kV電機機組添加變頻調速系統(tǒng)的改造，將原設計的轉子串級調速拆除改為高壓變頻器變頻調速。采用變頻器一拖二手動切換方式：(1)高壓供電回路使用舊電路。(2)采取恒壓變流形式來調節(jié)技改送水泵的轉速，將壓力維持在0.5MPa;(3)在MCC室并列安置原低壓供電設備及變頻柜。(4)增設10kV電力電纜，并更換Y560-8型電機1臺。(5)通過硬接線來實現(xiàn)與PLC控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，可是必須將通訊接口保留下來，選用Profib-us-DP作為通訊協(xié)議。(6)調速范圍控制在20-50Hz。

對于一臺水泵來說，其水壓、流量和所需功率均會因葉輪轉速的改變而發(fā)生改變，它們之間的關系如下：

從上述關系可總結出如下結論：Q(水量)∝n(轉速);P(水壓)∝n(轉速);N(水泵軸功率)∝n(轉速)，也就是說當轉速發(fā)生改變時，水壓、水量以及功率的變動速度也是各不相同的，而且功率的改變速率最大。當轉速降至70%時，水量也會隨之降至70%，可水壓會下降至49%、功率會下降至34.3%?？梢?，通過對水泵轉速進行調節(jié)，便可改變水壓和水量，無需對閥門進行調節(jié)來改變管道的阻力特點，這樣可以有效的減少節(jié)流損失，從而實現(xiàn)節(jié)能的效果。

3、高壓變頻器的優(yōu)勢

高壓變頻器具有如下幾點優(yōu)勢：

(1)利用高壓變頻器對電機實施調速改造，如果變頻器出現(xiàn)故障，電機仍可以直接掛工頻電網(wǎng)運作，可以有效地避免生產(chǎn)損失。而且高壓變頻器屬于高科技，具有較高的可靠性，可以有效的降低維修率，減少維護成本，從而使供水企業(yè)的經(jīng)濟效益實現(xiàn)全面的提升。

(2)利用高壓變頻器對電機實施調速改造時，只需將原先電機與開關的相連電纜斷開，并將變頻器加入其中即可，無需對機械與電機的連接關系進行更換，也無需更改任何基礎，操作便捷，而且也不會因場地而受到限制，具有較好的適應性。

(3)高壓變頻器的調速精準度和智能化水平均非常高，其可以實現(xiàn)閉環(huán)運作，使送水泵組的自動化水平實現(xiàn)全面的提升，使工作量實現(xiàn)有效的減少，從而有效的降低人工成本投入。

(4)高壓變頻器對電機和負載機械可實現(xiàn)真正的軟啟動，使電機和負載機械啟動時的沖擊問題得到有效的解決。倘若工藝有要求，電機還可以在短時間內多次反復啟動。

(5)高壓變頻器具有較大的調速范圍，而且其還具有較高的效率，在負載機械及電機強度允許、且電機不過流的情況下，高壓變頻器還可以使機械及電機實現(xiàn)超速運作，從而最大限度地提升電機的工作效率。

4、改造效果

水泵類負載中水壓H、軸功率P、水泵流量Q等均與驅動電機(水泵)轉速n之間成正比例關系。

水泵類負載的流量調節(jié)控制形式主要包括兩種：變頻控制與變閥控制。

采取變閥控制來調節(jié)控制水泵類負載的流量，只是單純的改變了水泵流量和管網(wǎng)的特點，無法使水泵的速率發(fā)生改變，也根本無法使水泵系統(tǒng)的功率消耗實現(xiàn)有效的減小，無法達到節(jié)能的效果。

而采取變頻控制來調節(jié)控制水泵類負載的流量，則是通過提升水泵的速率來達到降低軸功率、減少能源損耗的目的，其可以達到較好的節(jié)能效果。因此，目前在對水泵組進行改造的過程中，普遍采用的是變頻控制的調節(jié)方式。本次研究也是采取變頻控制的方式來對已建成的送水泵組進行改造。

到目前為止，該項目的高壓變頻器一直處于比較穩(wěn)定的運作狀態(tài)，起到了非常好的節(jié)能效果。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：

(1)改造之前，輸送1噸水需要損耗0.147度電能，將高壓變頻器應用于送水泵組中之后，輸送1噸水只需損耗0.105度電能，可節(jié)約28.6%的電能。由此可見，高壓變頻器具有非常好的經(jīng)濟性。

(2)改造之后，可實現(xiàn)軟起動電機，使機械系統(tǒng)因電機發(fā)動時所受到的沖擊實現(xiàn)有效的降低，可以使電機的使用壽命實現(xiàn)有效的延長，而且還可以對電機發(fā)動/停止時的管網(wǎng)“水錘”效應的出現(xiàn)起到有效的抑制作用。

(3)經(jīng)過變頻調速之后，在正常流量的情況下，水泵不僅可以使管網(wǎng)的給水壓力實現(xiàn)有效的減小，而且可以使管路接合處的泄漏現(xiàn)象的發(fā)生率實現(xiàn)最大限度的降低，從而使水泵機組運作的安全性和可靠性實現(xiàn)全面的提升。除此之外，將高壓變頻器應用于送水泵組中之后，針對不同的流量需要，其可以實現(xiàn)實時調控循環(huán)水管網(wǎng)的壓力PID，使生產(chǎn)工藝實現(xiàn)最大限度的優(yōu)化。由此證明，此次送水泵組的改造工程取得了較為理想的節(jié)能改造效果。因此，將高壓變頻器應用于送水泵組之中，可以有效的減少能源損耗，具有較好的節(jié)能效果，是一種非常有效的節(jié)能改造方式。

5、結束語

總而言之，將高壓變頻器應用于送水泵組中，不僅可以有效的提升送水泵組的安全性與可靠性，而且其工作效率也非常高，最重要的是其可以對電機和環(huán)境起到有效的保護作用。因此，在送水泵組中全面推廣使用高壓變頻器，可以保障供水系統(tǒng)的健康、穩(wěn)定運作，從而使人們的生產(chǎn)、生活用水得到有效的保障。