水利工程論文-變頻調(diào)速器在供水系統(tǒng)中的應用.doc

水利工程論文-變頻調(diào)速器在供水系統(tǒng)中的應用摘要：結(jié)合石家莊白樓賓館供水管網(wǎng)改造的實例，對“變頻調(diào)速器”在供水系統(tǒng)中的應用從“節(jié)能原理、控制方式、系統(tǒng)設計及變頻調(diào)速后的節(jié)能效果”等幾個方面進行論述。關鍵詞：變頻調(diào)速供水系統(tǒng)變頻恒壓1概述變頻調(diào)速恒壓供水控制裝置能夠極大地改善給水管網(wǎng)的供水環(huán)境，該系統(tǒng)可根據(jù)管網(wǎng)瞬間壓力變化，自動調(diào)節(jié)水泵電機的轉(zhuǎn)速和多臺水泵電機的投入及退出，使管網(wǎng)主干出口端保持在恒定的設定壓力值，整個供水系統(tǒng)始終保持高效節(jié)能和運行在最佳狀態(tài)。河北省節(jié)能技術服務中心應用微機控制變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)，為很多家企事業(yè)單位安裝了變頻恒壓供水控制裝置。收到了較好的節(jié)能效果。2水泵變頻調(diào)速節(jié)電原理異步電動機采用變頻器調(diào)速的原理是：通過整流橋?qū)⒐ゎl交流電壓變?yōu)橹绷麟妷?，再由逆變橋變換為頻率可調(diào)的交流，作為交流異步電動機的驅(qū)動電源，使電動機獲得無級調(diào)速所需的電壓、電流和頻率。水泵供水系統(tǒng)具有管網(wǎng)特性曲線，即通道管網(wǎng)的流量與所消耗的能量之間的關系曲線，它同時表明水泵的能量用來克服泵系統(tǒng)的水位及壓力差，液體在管道中流動的阻力。水泵運行工作點位置與水泵負載有關，在水泵負載經(jīng)常變化的情況下，水泵不能總處在高效區(qū)域里工作。為使水泵適應外界負載變化的要求。我們可采用變速調(diào)節(jié)，即在管網(wǎng)特性曲線基本不變時，采用改變水泵轉(zhuǎn)速來改變泵的QH特性曲線。從而改變它的工作點，達到即改變流量又能保證水泵恒定和輸入功率減少的目的。如圖1。圖1水泵變速運行圖根據(jù)水泵的相似定律，變速前后流量、揚程、功率與轉(zhuǎn)速之間關系為：式中P1、H1、Q1為轉(zhuǎn)速n1時的功率、揚程、流量；P2、H2、Q2為轉(zhuǎn)速n2時的功率、揚程、流量。由此可見，當水泵在變負荷工作情況下，采用變頻器調(diào)節(jié)水泵電機轉(zhuǎn)速時，軸功率隨轉(zhuǎn)速比的三次方關系進行變化，節(jié)電效果明顯。3白樓賓館供水泵組工作的現(xiàn)狀與問題石家莊市白樓賓館水泵房現(xiàn)有供水水泵三臺，型號為65DL-4，額定揚程64m，流量30m3/h，轉(zhuǎn)速1450r/min，電機功率11kW，沈陽馬二家水泵廠生產(chǎn)。由于賓館用水水量極不穩(wěn)定，早、晚用水高峰常常是平時用量的二倍，而后半夜用水水量僅為平時用量的三分之一，而且用水流量變化快，穩(wěn)壓時間短。目前，采期電接點壓力表控制各泵的啟停，但當用水負荷變化較大的，水泵電機啟停頻繁，造成電動機及控制開關故障頻繁，而且供水壓力不穩(wěn)定。根據(jù)以上情況，我們給三臺水泵采用一套變頻調(diào)速恒壓供水控制裝置。在保證供水管網(wǎng)壓力恒定的情況下，根據(jù)水流量的大小實現(xiàn)三臺水泵的循環(huán)軟啟動，圓滿地解決了白樓賓館供水系統(tǒng)不穩(wěn)定的大問題。4變頻恒壓供水系統(tǒng)的設計針對白樓賓館供水泵組存在的問題和用水負荷的實際情況，我們設計采用11kW富士變頻器，壓力傳感器，微電腦控制器(包括PID調(diào)節(jié))等組成閉環(huán)調(diào)節(jié)垣壓控制系統(tǒng)，使水泵恒壓供水，其供水壓力可調(diào)。4.1供水控制系統(tǒng)組成方框圖圖2系統(tǒng)框圖4.2工作原理如圖2所示，控制器給定水泵管網(wǎng)一供水壓力值，變頻器根據(jù)此值輸出一定頻率的交流電源至水泵電機，拖動水泵穩(wěn)定運行，并輸出與壓力對應的供水流量，保證水泵管網(wǎng)的壓力與控制器的給定壓力平衡。壓力傳感器時刻檢測管網(wǎng)壓力，并反饋至控制器，控制器根據(jù)反饋壓力與給定壓力的差值，控制變頻器的輸出頻率，實現(xiàn)電機的速度調(diào)節(jié)，改變水泵流量，保證供水管網(wǎng)壓力始終穩(wěn)定在給定值附近，實現(xiàn)了變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的閉環(huán)調(diào)節(jié)。3臺泵在控制器控制下，均由變頻器實現(xiàn)軟起動。5變頻調(diào)速后的節(jié)能效果及分析白樓賓館采用變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)后，解決了目前存在的供水管網(wǎng)系統(tǒng)水壓不穩(wěn)定，設備故障頻出等問題，取得了良好的節(jié)能效果和經(jīng)濟效益。5.1直接經(jīng)濟效益目前的控制方式下,三臺泵平均輸入功率20kW,供水壓力3.75.8kg/cm2,年耗電175200kWh,按0.5元/kWh計算,每年電費9.6萬元。采用變頻恒壓供水控制裝置后,三臺泵平均輸入功率16kW,供水壓力4.5kg/cm2,年耗電140160kWh,電費7.7萬元,年節(jié)約電費開支1.9萬元。該項目改造投資3.2萬元。由此可知，采用變頻恒壓供水控制裝置后，每年節(jié)約電能35040kWh，節(jié)電率20，投資回收期1.7年。5.2間接經(jīng)濟效益5.2.1按用水實際需要定壓供水，可以自動保證賓館的正常用水需要，即不會發(fā)生因瞬間用水量增加而引起的供水不足，也不會因瞬間用水量減少，管網(wǎng)出現(xiàn)超壓引起設備損壞，并且克服了原有控制方式下水壓在3.75.8kg之間的較大波動。5.2.2電機循環(huán)軟啟動，避免了在頻繁啟動時，較大的啟動電流對供電系統(tǒng)、配電設備和電機的沖擊，延長了電氣設備、水泵及管網(wǎng)的使用壽命，減少了檢修維護費用及工作量，提高了供水安全。5.2.3實現(xiàn)閉環(huán)自動控制后，提高了供水質(zhì)量，減輕了勞動強度，可實現(xiàn)無人值班，節(jié)約管理費用。6結(jié)論白樓賓館采用變頻調(diào)速恒壓供水控制裝置改造水泵組的