變頻調速在福建恒源自來水廠的設計應用

三化，三鋼為自來水廠的兩個供水大戶。其中兩廠的情況如下：

　　1．自來水廠的主要供水單位有兩家，而兩家共用一個進水母管。

　　2．三化，三鋼的母管揚程大約差4米左右，三鋼為揚程低者。

　　3．三鋼由于過去需水量比較大，而且由于特殊工況要求，水量補充不允許中斷，因此廠內在近年建立了一個比較大的蓄水池，因次所需水量較小，而三化所需水量較大，三化所需水量大約為三鋼的1-2倍。

　　4．由于過去通過調節(jié)閥門控制水量大小，現在兩廠閥門皆沒處在全開狀態(tài)。

　　5．由于兩廠水量調節(jié)需通過用戶觀察員，用戶操作員，用戶調度，水廠調度，水廠操作員幾個環(huán)節(jié)，信息流通不是很快捷，閥門調節(jié)比較頻繁。

　　6．三化總共有九個進水閥門，其中6個供清水用，3個供鋼廠工業(yè)用水，但清水用水比較少，而閥門卻多，工業(yè)用水需求量大，而閥門卻少，這就造成蓄水池大量溢水，資源浪費嚴重。

　　高壓變頻器是一種新型的高科技節(jié)能產品，它的節(jié)能原理是取代了原有的控制閥門調節(jié)變?yōu)殡妱訖C轉速調節(jié)，根據上訴情況，我們提出了以下經濟性運行方案：

　　1．在水廠操作車間安裝三化，三鋼水流量表，這樣可以時時觀測到供水量，方便的對水量進行調整。

　　2．經常了解三鋼，三化進水閥門的開度情況，確保三化閥門為全開狀態(tài)。

　　3．?? 通過進10天的調試過程，我們發(fā)現三化水量在2700噸，三鋼水量為2000噸即為長期供水水量的最佳值。

　　4．?? 如果三化要加水，調度要了解三化需加水量，例如300噸，在通知水廠操作車間以流量表顯示為基礎，調節(jié)變頻器頻率，使三化水量加大到300噸為止。

　　5．?? 加減水量后，要了解三化水量情況，滿足后即調回正常供水情況。

　　6．?? 長期供水中，三鋼閥門有開大或開小的情況，如果開大閥門即三鋼水量增大了，此時調節(jié)變頻器頻率滿足三化供水要求，如關小閥門即三鋼水量減小，此時三化水量明顯增大，要即時調節(jié)變頻器頻率，使其達正常供水狀態(tài)，避免三化調節(jié)閥門。三鋼供水穩(wěn)定后要提示他把閥門關到正常情況，調節(jié)變頻機組恢復到正常的供水環(huán)境。

　　7．?? 變頻機組#10可提供0-6000噸水量，若需水量大于6000噸，此時需加一工頻運行小機組，可再次通過對變頻器的調節(jié)控制水量，盡量不要使變頻器長期運行在50HZ工頻環(huán)境下。

四．變頻改造后的效益計算

　　我們從水泵調速節(jié)能原理得知，當水泵拖動電機工頻運行時，出力為額定值，轉速及功耗為額定值，當采用變頻調速時，可以按需要升降電機轉速，改變水泵的性能曲線，使水泵的額定參數滿足工藝要求，根據水泵的相似定律，變速前后流量、揚程、功率與轉速之間關系為：?
Q1/Q2=n1/n2
H1/H2=（n1/n2）2
P1/P2=（n1/n2）3
Q1 、H1、P1—水泵在n1轉速時的流量、揚程、功率；
Q2、H2、P2—水泵在n2轉速時相似工況條件下的流量、揚程、功率

　　假如轉速降低一半，即：n2/n1=1/2，則P2/P1=1/8，可見降低轉速能大大降低軸功率達到節(jié)能的目的。從上圖中可以看出：當轉速由n1降為n2時，水泵的額定工作參數Q、H、P都降低了。但從效率曲線η-Q看，Q2點的效率值與Q1點的效率值基本是一樣的。也就是說當轉速降低時，額定工作參數相應降低，但效率不會降低，有時甚至會提高。因此在滿足操作要求的前提下，水泵仍能在同樣甚至更高的效率下工作。

　　為了使測量的數據更加真實，我們在高壓變頻穩(wěn)定運行之后又進行了72小時的節(jié)能測試，我方調試人員在72小時之內時時記錄數據，包括電機電流，出水量，電機溫度，母管壓力，頻率，水位深度等，以便更準確的進行節(jié)能計算。如下表所示：

??? 　　母管壓力均在0.212-0.228MPa之間，水位深度為8.88-8.93米，頻率保持在44HZ-46H，按場年均單耗132kwh計算，三天的平均節(jié)電率為15 %，在廠方已經采取了多次節(jié)能措施的前提下，能達到這樣的節(jié)能效果，客戶十分滿意。

五． 使用變頻器的附加效果

　　使用變頻器不但可以節(jié)能降耗，它的的許多附加效果也是值得稱道的。

1、減少電機啟動時的電流沖擊

　　電機直接啟動時的最大啟動電流為額定電流的7倍；星角啟動為4.5倍；電機軟啟動器也要達到2.5倍。觀察變頻器起動的負荷曲線，可以發(fā)現它啟動時基本沒有沖擊，電流從零開始，僅是隨著轉速增加而上升，不管怎樣都不會超過額定電流。因此凝泵變頻運行解決了電機啟動時的大電流沖擊問題，消除了大啟動電流對電機、傳動系統(tǒng)和主機的沖擊應力，大大降低日常的維護保養(yǎng)費用。?

2、延長設備壽命?

　　使用變頻器可使電機轉速變化沿凝泵的加減速特性曲線變化，沒有應力負載作用于軸承上，延長了軸承的壽命。同時有關數據說明，機械壽命與轉速的倒數成正比，降低凝泵轉速可成倍地提高凝泵壽命，凝泵使用費用自然就降低了。?

3、降低噪音?

　　我廠水泵改用變頻器后，降低水泵轉速運行的同時，噪音大幅度地降低，當轉速降低50%時，噪音可減少十幾個絕對分貝。同時消除了停車和啟動時的打滑和尖嘯聲，克服了由于調門線性度不好，調節(jié)品質差，引起管道錘擊和共振，造成給水系統(tǒng)上水管道強烈震動的缺陷，在水泵變頻運行后，噪音、振動都大為減少，變化相當可觀。