引言

水是人們生活與生產(chǎn)中必不可少的一項(xiàng)資源，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展以及人口不斷增多，社會(huì)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(zhì)量也提出了越來越高的要求。在工廠送水泵組中應(yīng)用高壓變頻器實(shí)施變頻節(jié)能改造，可以實(shí)現(xiàn)PID調(diào)節(jié)控制送水泵機(jī)組管網(wǎng)壓力，同時(shí)也可以使負(fù)荷較低時(shí)水泵的節(jié)流損失實(shí)現(xiàn)最大限度地降低，使機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益實(shí)現(xiàn)全面的提升。因此，對高壓變頻器在送水泵組中的應(yīng)用進(jìn)行探究具有至關(guān)重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1、主要設(shè)備及技術(shù)參數(shù)

舊廠有6臺(tái)送水泵，與擴(kuò)建水廠及赤湖水廠通過合理調(diào)度，負(fù)責(zé)供應(yīng)全市的生活與工業(yè)用水，根據(jù)用水量將其中的1-2臺(tái)投入使用。水泵配套電機(jī)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(dòng)一拖二切換柜。

2、技術(shù)改造

對送水泵房中的2#泵與4#泵實(shí)施變頻節(jié)能改造，在已建成的送水泵房內(nèi)對兩組630kW/10kV電機(jī)機(jī)組添加變頻調(diào)速系統(tǒng)的改造，將原設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)子串級調(diào)速拆除改為高壓變頻器變頻調(diào)速。采用變頻器一拖二手動(dòng)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(diào)節(jié)技改送水泵的轉(zhuǎn)速，將壓力維持在0.5MPa;(3)在MCC室并列安置原低壓供電設(shè)備及變頻柜。(4)增設(shè)10kV電力電纜，并更換Y560-8型電機(jī)1臺(tái)。(5)通過硬接線來實(shí)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(diào)速范圍控制在20-50Hz。

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

從上述關(guān)系可總結(jié)出如下結(jié)論：Q(水量)∝n(轉(zhuǎn)速);P(水壓)∝n(轉(zhuǎn)速);N(水泵軸功率)∝n(轉(zhuǎn)速)，也就是說當(dāng)轉(zhuǎn)速發(fā)生改變時(shí)，水壓、水量以及功率的變動(dòng)速度也是各不相同的，而且功率的改變速率最大。當(dāng)轉(zhuǎn)速降至70%時(shí)，水量也會(huì)隨之降至70%，可水壓會(huì)下降至49%、功率會(huì)下降至34.3%?？梢?，通過對水泵轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，便可改變水壓和水量，無需對閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)來改變管道的阻力特點(diǎn)，這樣可以有效的減少節(jié)流損失，從而實(shí)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(diǎn)優(yōu)勢：

(1)利用高壓變頻器對電機(jī)實(shí)施調(diào)速改造，如果變頻器出現(xiàn)故障，電機(jī)仍可以直接掛工頻電網(wǎng)運(yùn)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(hù)成本，從而使供水企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益實(shí)現(xiàn)全面的提升。

(2)利用高壓變頻器對電機(jī)實(shí)施調(diào)速改造時(shí)，只需將原先電機(jī)與開關(guān)的相連電纜斷開，并將變頻器加入其中即可，無需對機(jī)械與電機(jī)的連接關(guān)系進(jìn)行更換，也無需更改任何基礎(chǔ)，操作便捷，而且也不會(huì)因場地而受到限制，具有較好的適應(yīng)性。

(3)高壓變頻器的調(diào)速精準(zhǔn)度和智能化水平均非常高，其可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)運(yùn)作，使送水泵組的自動(dòng)化水平實(shí)現(xiàn)全面的提升，使工作量實(shí)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(jī)和負(fù)載機(jī)械可實(shí)現(xiàn)真正的軟啟動(dòng)，使電機(jī)和負(fù)載機(jī)械啟動(dòng)時(shí)的沖擊問題得到有效的解決。倘若工藝有要求，電機(jī)還可以在短時(shí)間內(nèi)多次反復(fù)啟動(dòng)。

(5)高壓變頻器具有較大的調(diào)速范圍，而且其還具有較高的效率，在負(fù)載機(jī)械及電機(jī)強(qiáng)度允許、且電機(jī)不過流的情況下，高壓變頻器還可以使機(jī)械及電機(jī)實(shí)現(xiàn)超速運(yùn)作，從而最大限度地提升電機(jī)的工作效率。

4、改造效果

水泵類負(fù)載中水壓H、軸功率P、水泵流量Q等均與驅(qū)動(dòng)電機(jī)(水泵)轉(zhuǎn)速n之間成正比例關(guān)系。

水泵類負(fù)載的流量調(diào)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(diào)節(jié)控制水泵類負(fù)載的流量，只是單純的改變了水泵流量和管網(wǎng)的特點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)有效的減小，無法達(dá)到節(jié)能的效果。

而采取變頻控制來調(diào)節(jié)控制水泵類負(fù)載的流量，則是通過提升水泵的速率來達(dá)到降低軸功率、減少能源損耗的目的，其可以達(dá)到較好的節(jié)能效果。因此，目前在對水泵組進(jìn)行改造的過程中，普遍采用的是變頻控制的調(diào)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(jìn)行改造。

到目前為止，該項(xiàng)目的高壓變頻器一直處于比較穩(wěn)定的運(yùn)作狀態(tài)，起到了非常好的節(jié)能效果。據(jù)統(tǒng)計(jì)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(yīng)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(jì)性。

(2)改造之后，可實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)電機(jī)，使機(jī)械系統(tǒng)因電機(jī)發(fā)動(dòng)時(shí)所受到的沖擊實(shí)現(xiàn)有效的降低，可以使電機(jī)的使用壽命實(shí)現(xiàn)有效的延長，而且還可以對電機(jī)發(fā)動(dòng)/停止時(shí)的管網(wǎng)“水錘”效應(yīng)的出現(xiàn)起到有效的抑制作用。

(3)經(jīng)過變頻調(diào)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(shí)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(shí)現(xiàn)最大限度的降低，從而使水泵機(jī)組運(yùn)作的安全性和可靠性實(shí)現(xiàn)全面的提升。除此之外，將高壓變頻器應(yīng)用于送水泵組中之后，針對不同的流量需要，其可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)控循環(huán)水管網(wǎng)的壓力PID，使生產(chǎn)工藝實(shí)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(yīng)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(jié)束語

總而言之，將高壓變頻器應(yīng)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(jī)和環(huán)境起到有效的保護(hù)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(yùn)作，從而使人們的生產(chǎn)、生活用水得到有效的保障。