滴臺(tái)凈水廠工藝改造升級(jí)方案研究--畢業(yè)論文

1、碩士學(xué)位論文撫順市滴臺(tái)凈水廠工藝改造升級(jí)方案研究Study on process upgrading plan of water purification plant in Fushun作者姓名 指導(dǎo)教師 學(xué)科專(zhuān)業(yè)市政工程給排水二零一六 年 十一 月 日學(xué)位論文書(shū)脊撫順市滴臺(tái)水廠低溫低濁水處理改造研究遼寧工程技術(shù)大學(xué)樣式： 第3章 恒壓供水系統(tǒng)在自動(dòng)化水廠中的應(yīng)用滴臺(tái)水廠是撫順市20世紀(jì)中期建設(shè)的，水廠整體設(shè)施隨著時(shí)間的推移逐漸老舊，傳統(tǒng)的繼電器技術(shù)在日新月異的科技進(jìn)步中漸漸落后。本著節(jié)約能源，降低無(wú)用效率，保障工人工作環(huán)境的目的上，我們對(duì)滴臺(tái)水廠泵站改造進(jìn)行了一系列的探討。 3.1恒壓供水技

2、術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的優(yōu)點(diǎn)3.1.1.工作原理變頻恒壓供水系統(tǒng)的是由變頻器及繼電器控制柜、電動(dòng)機(jī)、水泵、管網(wǎng)和穩(wěn)流罐等構(gòu)成。通過(guò)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)壓力表輸出的反饋信號(hào)通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換傳回變頻器，與變頻器給定信號(hào)進(jìn)行對(duì)比（一般情況下給定信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，節(jié)點(diǎn)反饋信號(hào)為電信號(hào)0-10V或4-20ma），通過(guò)信號(hào)差異調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使反饋信號(hào)無(wú)限趨近于給定信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)變頻恒壓供水的。因此，恒壓供水系統(tǒng)變頻調(diào)速的其實(shí)就是調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。3.1.2恒壓供水節(jié)能理論恒壓供水系統(tǒng)的節(jié)能是通過(guò)變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，老舊的供水系統(tǒng)一般采用恒轉(zhuǎn)速工頻運(yùn)行，通過(guò)值班人員觀察壓力表的變化控制閥門(mén)開(kāi)啟度的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)，閥門(mén)不完全開(kāi)啟，會(huì)對(duì)管網(wǎng)產(chǎn)生較

3、大的水頭損失，機(jī)泵在較大壓力下運(yùn)行，耗電量大大增加，此外通過(guò)觀察壓力表手動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門(mén)，對(duì)閥門(mén)開(kāi)啟的精準(zhǔn)度手動(dòng)操作的主觀性，人為因素較為明顯。用戶用水量是供水系統(tǒng)的只管反饋對(duì)象。當(dāng)供水需求用量發(fā)生變化時(shí)，供水系統(tǒng)也應(yīng)及時(shí)做出響應(yīng)的調(diào)節(jié)，以適應(yīng)流量的變化。對(duì)供水流量的調(diào)節(jié)方式主要有閥門(mén)開(kāi)啟度和變頻調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速兩種方法。此外夜間用戶用水量較低時(shí)，機(jī)泵工頻運(yùn)行，管網(wǎng)壓力往往偏大，對(duì)管網(wǎng)的安全，及電量的消耗都是無(wú)益的。(1)閥門(mén)開(kāi)啟度調(diào)節(jié)：恒轉(zhuǎn)速工頻運(yùn)行機(jī)泵，通過(guò)0-90度旋轉(zhuǎn)閥門(mén)，調(diào)節(jié)開(kāi)啟圈數(shù)來(lái)控制輸出流量，以適應(yīng)用戶的需求。這時(shí)水頭損失增大，泵后至調(diào)節(jié)閥門(mén)之間壓力較高。(2)變頻調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速：閥門(mén)全開(kāi)，通過(guò)改

4、變電機(jī)頻率，進(jìn)而調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速來(lái)控制輸出流量。當(dāng)電機(jī)頻率改變時(shí)的水泵的轉(zhuǎn)速隨之發(fā)生改變，水泵的楊程和流量隨之改變。由于變頻調(diào)速時(shí)閥門(mén)是全部開(kāi)啟的，管網(wǎng)水頭損失較小，加之PID閉環(huán)運(yùn)行管網(wǎng)壓力得到恒定，避免工頻運(yùn)行時(shí)多余的楊程，所以變頻調(diào)速系統(tǒng)是目前供水系統(tǒng)中較為合理可靠的。3.1.3 恒壓供水的優(yōu)點(diǎn)恒壓供水技術(shù)是通過(guò)變頻器來(lái)改變電動(dòng)機(jī)頻率，從而達(dá)到調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速控制水泵出口壓力，和通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)的控制水泵出口壓力的方式相比，減少了閥門(mén)處的水頭損失，管阻降低，節(jié)約能耗。通過(guò)變頻器運(yùn)行的機(jī)泵，運(yùn)行時(shí)機(jī)泵轉(zhuǎn)速隨頻率變化而變化，較之工頻運(yùn)行的機(jī)泵，降低了軸承的磨損和發(fā)熱，延長(zhǎng)機(jī)泵

5、的使用壽命。變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)水泵采用降壓?jiǎn)?dòng)方式，通過(guò)預(yù)置的啟動(dòng)時(shí)間逐漸加速，一般根據(jù)機(jī)泵的大小變頻啟動(dòng)時(shí)間為10-30S，避免大型電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的對(duì)電網(wǎng)的沖擊，造成電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，同時(shí)也可避免了電動(dòng)機(jī)驟然加速造成機(jī)泵系統(tǒng)的振動(dòng)。徹底消除水錘現(xiàn)象。實(shí)現(xiàn)變頻恒壓自動(dòng)控制系統(tǒng)，通過(guò)PID閉環(huán)控制，自動(dòng)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，避免了人為調(diào)節(jié)的誤差及失誤，節(jié)約人力，降低勞動(dòng)成本。恒壓供水系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守泵站必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施，是未來(lái)一段時(shí)間，國(guó)內(nèi)水務(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展方向。3.2自動(dòng)控制系統(tǒng)的原理在實(shí)際工程應(yīng)用中，目前供水系統(tǒng)最為廣泛使用的就是PID閉環(huán)控制和PLC

6、控制。這里的P、I、D字母分別代表比例、積分、微分的意思。對(duì)初步設(shè)計(jì)的控制對(duì)象沒(méi)有以往數(shù)據(jù)參考時(shí)，我們可以通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)P、I、D的參數(shù)逐步調(diào)試來(lái)實(shí)現(xiàn)所需達(dá)到的控制功能。這就使得PID控制技術(shù)用于廣泛的工程之中。 自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)PID閉環(huán)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)遠(yuǎn)傳壓力表，反饋水管壓力信號(hào)（電信號(hào)），通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，與給定信號(hào)進(jìn)行比較計(jì)算差值，來(lái)控制水泵機(jī)組轉(zhuǎn)速，使之反饋信號(hào)無(wú)限趨近于給定信號(hào)的過(guò)程。如用戶用水量增大，管道內(nèi)管網(wǎng)壓力降低，點(diǎn)節(jié)點(diǎn)壓力表反饋信號(hào)小于給定信號(hào)，機(jī)泵加速運(yùn)轉(zhuǎn)，使得管網(wǎng)壓力增大。管網(wǎng)壓力增大后，點(diǎn)節(jié)點(diǎn)壓力表得到信號(hào)，當(dāng)管網(wǎng)壓力達(dá)到給定壓力時(shí)，機(jī)泵停

7、止加速，在此轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定下來(lái)。當(dāng)夜間用戶用水量較小時(shí)，管道內(nèi)管網(wǎng)壓力升高，點(diǎn)節(jié)點(diǎn)壓力表反饋信號(hào)大于給定信號(hào)，機(jī)泵減速運(yùn)轉(zhuǎn)，使得管網(wǎng)壓力降低。管網(wǎng)壓力降低后，點(diǎn)節(jié)點(diǎn)壓力表得到信號(hào)，當(dāng)管網(wǎng)壓力降低到給定壓力時(shí)，機(jī)泵停止減速，在此轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定下來(lái)。3.3 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3.3.1 電路控制方案目前國(guó)內(nèi)自來(lái)水公司主要有德國(guó)西門(mén)子公司生產(chǎn)的變頻器；德國(guó)ABB公司生產(chǎn)的變頻器；法國(guó)施耐德公司生產(chǎn)的變頻器，和一些國(guó)產(chǎn)變頻器。由以德國(guó)ABB公司和西門(mén)子公司生產(chǎn)的變頻器在實(shí)際工程中得以廣泛使用。我們以ABB公司生產(chǎn)的ABB ACS510風(fēng)機(jī)水泵型變頻器為例，設(shè)計(jì)電氣控制回路。ABB-ACS510本系統(tǒng)控制柜

8、主要由ABB-ACS510變頻器、接觸器、中間繼電器、時(shí)間繼電器、熱繼電器、空開(kāi)、散熱風(fēng)扇等組成，外加電抗器、制動(dòng)單元等保護(hù)措施，變頻柜面板設(shè)置正轉(zhuǎn)、停止、工頻/變頻切換旋轉(zhuǎn)按鈕等組成。外部管網(wǎng)加裝點(diǎn)節(jié)點(diǎn)壓力表。3.3.2 變頻器工頻變頻切換控制接線原理 此圖為變頻器一托一接線原理圖，根據(jù)線路圖所示，當(dāng)K1閉合時(shí)，遠(yuǎn)傳壓力表輸出反饋信號(hào)，通過(guò)模擬、數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳入變頻器，與變頻器給定信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，通過(guò)給定反饋差異控制機(jī)泵增減速運(yùn)行。當(dāng)K1、K2同時(shí)閉合時(shí)變頻器工頻運(yùn)行。3.3.3變頻器閉環(huán)控制節(jié)點(diǎn)壓力表模擬信號(hào)對(duì)應(yīng)數(shù)字信號(hào)的計(jì)算 ABB ACS510變頻器反饋信號(hào)接收端

9、由0-10V和4-20mA組成，通過(guò)I/O播鈕控制信號(hào)的接收形式，由于點(diǎn)節(jié)點(diǎn)壓力表距離變頻器較遠(yuǎn)，線路電壓衰減嚴(yán)重，實(shí)際工程中我們通常通過(guò)0-20mA來(lái)計(jì)算管網(wǎng)實(shí)際壓力。 泵站管網(wǎng)壓力常用壓力表量程分為1.0MPA和1.6MPA兩種。 實(shí)際操作一臺(tái)量程為1、6MPA遠(yuǎn)傳壓力表，用萬(wàn)用表測(cè)量得反饋電流為12mA,計(jì)算管道內(nèi)管網(wǎng)水壓。根據(jù)電信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，4mA代表的是壓力傳感器的0MPA位置，20mA對(duì)應(yīng)的是壓力傳感器1.6MPA的量程。設(shè)X為實(shí)際電流反饋量，Y為管網(wǎng)實(shí)際壓力。反饋模擬信號(hào)（MA）420X12數(shù)字壓力信號(hào)（MPA）01.6Y？根據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系得出I/O模擬數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換公式：

10、 Y=（20-4）/1.6*（X-4） 根據(jù)模擬數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換公式，將X等于12毫安代入得出，管網(wǎng)實(shí)際壓力為0.8MPA。 同樣，對(duì)于量程1.0MPA的遠(yuǎn)傳壓力表，在同樣反饋電流為12MA的情況下得出的管網(wǎng)壓力確不盡相同。反饋模擬信號(hào)（MA）420X12數(shù)字壓力信號(hào)（MPA）01.0Y？根據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系得出I/O模擬數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換公式： Y=（20-4）/1.0*（X-4）根據(jù)模擬數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換公式，將X等于12毫安代入得出，管網(wǎng)實(shí)際壓力為1.28MPA。3.3.4 變頻器一托二控制 變頻器一托二控制，是由一臺(tái)變頻器，控制兩臺(tái)水泵機(jī)組的控制方法。由此基礎(chǔ)可以延伸出一托三直至一托多臺(tái)水泵控制。變頻器一托二

11、水泵控制在實(shí)際供水工程中較為實(shí)用，實(shí)際控制原理是由一臺(tái)水泵變頻控制，當(dāng)水泵供水量無(wú)法滿足管網(wǎng)需求時(shí)，變頻器不斷增速至工頻運(yùn)行，接觸器動(dòng)作，1號(hào)水泵轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行，變頻器切入2號(hào)水泵啟動(dòng)，變頻控制。變頻器一托二控制接線見(jiàn)下圖。 變頻器一托二電路圖簡(jiǎn)易畫(huà)法見(jiàn)下圖，QF1閉合時(shí)，泵1變頻啟動(dòng)，隨著用戶用水量的逐步增大，變頻器頻率不斷升高，達(dá)到50HZ時(shí)，QF2閉合加入2號(hào)工頻泵運(yùn)行，1號(hào)泵轉(zhuǎn)速通過(guò)反饋壓力隨著變頻器回歸合理位置。當(dāng)夜間用戶用水量減少時(shí)，管網(wǎng)壓力降低，節(jié)點(diǎn)壓力表反饋信號(hào)，變頻器頻率不斷降低，直至QF2斷開(kāi)，工頻泵停轉(zhuǎn)，泵1由變頻器控制，若變頻器處于低頻工作狀態(tài)，變頻器可以休眠，直至節(jié)點(diǎn)壓

12、力表給出反饋信號(hào)。3.4 本章小結(jié) 本章基于ABB ACS510變頻器工作原理，闡述變頻器恒壓供水系統(tǒng)在PID閉環(huán)控制運(yùn)行中的節(jié)能原理，通過(guò)分析變頻恒壓供水的特點(diǎn)，對(duì)滴臺(tái)水廠泵站改造進(jìn)行了可行性分析。指出了目前我國(guó)供水行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)變頻器工作原理及變頻柜的組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究。得出結(jié)果證明合理的采用變頻器調(diào)速技術(shù)，不但可以降低電能損耗，還可以提高操作人員的工作環(huán)境，降低噪聲干擾。變頻器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，對(duì)實(shí)現(xiàn)水廠無(wú)人值守化起到積極的進(jìn)步意義。第四章 變頻器恒壓供水經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析4.1、變頻器工作原理變頻器的工作原理是利用變頻技術(shù)和微電子技術(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)工作頻率，來(lái)實(shí)現(xiàn)控制水泵轉(zhuǎn)速的

13、。為了改變電壓和頻率，首先要通過(guò)整流把交流電變?yōu)橹绷麟姟Ｔ偻ㄟ^(guò)逆變器把直流母線電壓逆變?yōu)橐环N可改變頻率和電壓的逆變交流電源。變頻器主要由整流、濾波、逆變、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元、微處理單元組成。變頻器實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能是基于電機(jī)轉(zhuǎn)速公式而實(shí)現(xiàn)的。公式中電機(jī)轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)工作電源頻率從而達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。 電機(jī)轉(zhuǎn)速公式：n =60 f（1-s）/p n=轉(zhuǎn)速 f=輸出頻率 s=電機(jī)轉(zhuǎn)差率 p=電機(jī)極對(duì)數(shù) 4.2、節(jié)能原理分析4.2.1、變頻降速節(jié)能：為了保證人們?nèi)找嬖黾拥挠盟枨蠛蛷S區(qū)的可持續(xù)發(fā)展，在配備風(fēng)機(jī)、水泵時(shí)，都會(huì)選擇功率稍大一些，為人口密度的調(diào)整留有一定的富

14、余量。電機(jī)在工頻滿負(fù)荷運(yùn)行下，除了可以達(dá)到所需流量楊程外，多余的管網(wǎng)壓力增加了有功功率的消耗，對(duì)電能產(chǎn)生了浪費(fèi)，在管網(wǎng)壓力偏高時(shí)，可降低電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，降低水泵轉(zhuǎn)速，使管網(wǎng)在恒壓的同時(shí)節(jié)約水泵運(yùn)行電能。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)腘1 變到N2時(shí)，其電機(jī)軸功率P的變化關(guān)系如下：P2/P1=（N2/N1）3，由此可見(jiàn)降低電機(jī)轉(zhuǎn)速可得到立方級(jí)的節(jié)能效果。4.2.2、時(shí)時(shí)調(diào)整節(jié)能：變頻器能夠時(shí)時(shí)適應(yīng)負(fù)載變動(dòng)，根據(jù)反饋節(jié)點(diǎn)信號(hào)，供給最優(yōu)頻率，始終保持電機(jī)的輸出效率高效運(yùn)行。4.2.3、變頻器自帶軟啟動(dòng)節(jié)能：在電機(jī)工頻啟動(dòng)時(shí)，由于大功率電機(jī)的啟動(dòng)力矩較大，從電網(wǎng)吸收較大的額定電流，工頻啟動(dòng)即浪費(fèi)電力，又使得電網(wǎng)電壓造成

15、波動(dòng)。采用變頻軟啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，啟動(dòng)電流可以從零慢慢升到電機(jī)的額定電流，避免了工頻啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的損害，節(jié)約了電能，同時(shí)也避免了啟動(dòng)慣性對(duì)設(shè)備的沖擊，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用時(shí)間。4.2.4、提高功率因數(shù)節(jié)能：電機(jī)是由定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組通過(guò)電磁感應(yīng)作用而產(chǎn)生的力矩。繞組由于其感抗的作用。對(duì)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，阻抗特性呈感性，電機(jī)在工頻運(yùn)行時(shí)吸收大量的無(wú)功功率，使得功率因數(shù)變低。而采用變頻調(diào)速后，由于其性能已變?yōu)椋航涣髦绷鹘涣?，通過(guò)整流濾波后，負(fù)載特性發(fā)生了變化。此時(shí)變頻器對(duì)電網(wǎng)的阻抗特性顯阻性，功率因數(shù)得到很高，降低了無(wú)功損耗。4.3、實(shí)例分析4.3.1、節(jié)能實(shí)例鼓風(fēng)機(jī)是一種氣體加壓裝置；水泵是液體加壓裝

16、置。風(fēng)機(jī)和水泵的結(jié)構(gòu)和工作原理，具有很大相同點(diǎn)?，F(xiàn)以鼓風(fēng)機(jī)為例說(shuō)明：采用變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，是減少了空氣動(dòng)力的節(jié)電方法，它比之一般常用的調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)控制風(fēng)量的方法，節(jié)電效果較為明顯。由下圖所示可以說(shuō)明其節(jié)電原理：（下圖：H表示壓力，Q 表示流量）圖中，曲線（1）為風(fēng)機(jī)在恒定轉(zhuǎn)速n1下的風(fēng)壓風(fēng)量（HQ）特性，曲線（2）為管網(wǎng)風(fēng)阻特性（風(fēng)門(mén)全開(kāi)）。假設(shè)風(fēng)機(jī)工作在A點(diǎn)效率最高，此時(shí)風(fēng)壓為H2，風(fēng)量為Q1，軸功率N1 與Q1、H2的乘積成正比，在圖中可用面積AH2OQ1表示。如果生產(chǎn)工藝要求，風(fēng)量需要從Q1減至Q2，這時(shí)用調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)的方法相當(dāng)于增加管網(wǎng)阻力，使管網(wǎng)阻力特性變到曲線（3），系統(tǒng)由原來(lái)的工況點(diǎn)

17、A變到新的工況點(diǎn)B運(yùn)行。從圖中看出，風(fēng)壓反而增加，軸功率與面積BH1OQ2成正比。顯然，軸功率下降不大。如果采用變頻器調(diào)速控制方式，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由n1降到n2，根據(jù)風(fēng)機(jī)參數(shù)的比例定律，畫(huà)出在轉(zhuǎn)速n2 風(fēng)壓風(fēng)量（HQ）特性，如曲線（4）所示?？梢?jiàn)在滿足同樣風(fēng)量Q2的情況下，風(fēng)壓H3大幅度降低，功率N3隨著顯著減少，用面積CH3OQ2 表示。節(jié)省的功率N=（H1-H3）Q2，用面積BH1H3C表示。顯然，節(jié)能的經(jīng)濟(jì)效果是十分明顯的。根據(jù)流體力學(xué)公式，風(fēng)量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。通過(guò)變頻器進(jìn)行調(diào)速，當(dāng)風(fēng)量下降到90%時(shí)，轉(zhuǎn)速也下降到90%，風(fēng)壓下降到原來(lái)

18、的81%，而軸功率將下降到額定功率的72.9%，如果風(fēng)量下降到40%，那么轉(zhuǎn)速降為40%，風(fēng)壓降為原先的16%，而軸功率只有額定功率的6.4%，同時(shí)還需要考慮到由于轉(zhuǎn)速降低會(huì)引起的效率降低的問(wèn)題，以及附加控制裝置的效率也會(huì)受到影響。即便如此，這種節(jié)能效果還是非常有效的，因此在風(fēng)機(jī)水泵上，采用變頻調(diào)速的方式來(lái)控制風(fēng)量或流量，是個(gè)有效的節(jié)能方法。同理，水泵的節(jié)能原理由下圖說(shuō)明：H=壓力Q=流量N=軸功率在機(jī)泵恒壓供水中，改變給水量（流量Q）可從上圖得知：當(dāng)流量Q1降至Q2若不改變水泵轉(zhuǎn)速，揚(yáng)程將升至B工作點(diǎn)，其功率可用H2Q2來(lái)計(jì)算，對(duì)應(yīng)面積BH2OQ2。原A 工作點(diǎn)功率Q1HT圖上面積AHTOQ

19、1，兩者所耗功率變化不大，如果我們降低轉(zhuǎn)速至（2）即可節(jié)能Q2H2Q2HT = Q2（H2HT），圖DBH2HT的面積即是節(jié)能值。再如流量變至Q3若仍以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，所需功率Q3H1，浪費(fèi)能量為FCH1HT。和風(fēng)機(jī)節(jié)能原理相同：水泵電機(jī)的輸出功率與轉(zhuǎn)速三次方成正比關(guān)系。用變頻器調(diào)整轉(zhuǎn)速，降低流量，可保持恒壓值HT不變，若轉(zhuǎn)速下降至額定轉(zhuǎn)速的70%，軸功率則可下降至額定功率的34.3%，流量下降至70%3，若使揚(yáng)程恒定，可使轉(zhuǎn)速下降到額定轉(zhuǎn)速的60%，此時(shí)軸功率是額定值的21.6，節(jié)能達(dá)78.4%，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。4.3.2、節(jié)能計(jì)算對(duì)于風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)設(shè)備采用變頻調(diào)速后的節(jié)能效果，通常采用以下方式

20、進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載關(guān)系式：P / P0=（n / n0）3計(jì)算，式中P0為額定轉(zhuǎn)速n0時(shí)的功率；P為轉(zhuǎn)速n時(shí)的功率。以一臺(tái)煉鐵廠熱風(fēng)爐的助燃風(fēng)機(jī)為例，使用的是90kW的電機(jī)。運(yùn)行工況以24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，其中每天12小時(shí)運(yùn)行在88%負(fù)荷（頻率按45Hz計(jì)算,擋板調(diào)節(jié)時(shí)電機(jī)功耗按95%計(jì)算），12小時(shí)運(yùn)行在50%負(fù)荷（頻率按20HZ計(jì)算，擋板調(diào)節(jié)時(shí)電機(jī)功耗按68%計(jì)算）；全年運(yùn)行時(shí)間在300天為計(jì)算依據(jù)。則變頻調(diào)速時(shí)每年的節(jié)電量為：W1=90121（45/50）3300=87804kWhW2=90121（20/50）3300=303264kWhWb = W1W2=87804303

21、264=391068kWh擋板調(diào)節(jié)時(shí)的節(jié)電量為：W1=90（195%）12300=16200kWhW2=90（168%）12300=103680kWhWd = W1W2=16200103680=119880kWh相比較節(jié)電量為：W = WbWd=391068119880=271188kWh如果電價(jià)按0.7元/kWh 計(jì)算，則用變頻調(diào)速每年可節(jié)約電費(fèi)18.98萬(wàn)元。以一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)為例，使用的是100kW的電機(jī)。連續(xù)24小時(shí)不間斷連續(xù)運(yùn)行，其中每天12小時(shí)運(yùn)行在90%負(fù)荷運(yùn)行（頻率約為46Hz,擋板調(diào)節(jié)時(shí)電機(jī)功耗96%），12小時(shí)在40%負(fù)荷下運(yùn)行（運(yùn)行時(shí)頻率15HZ，擋板調(diào)節(jié)時(shí)電機(jī)功耗約為60%）

22、；全年運(yùn)行300天計(jì)算。則變頻調(diào)速時(shí)每年的節(jié)電量為：W1=100121（46/50）3300=79672kWhW2=100121（15/50）3300=350280kWhWb = W1W2=79672350280=429952kWh擋板調(diào)節(jié)時(shí)的節(jié)電量為：W1=100（196%）12300=14400kWhW2=100（160%）12300=144000kWhWd = W1W2158400kWh相比較節(jié)電量為：W = WbWd=429952158400=271552kWh電費(fèi)：271552kWh0.5=135776元 按照撫順市電價(jià)按0.5元/kWh 計(jì)算，通過(guò)變頻調(diào)速

23、則可每年可節(jié)約電費(fèi)13.57萬(wàn)元。 4.4、本章小結(jié)通過(guò)變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗是目前我國(guó)供水企業(yè)節(jié)能的一項(xiàng)重要方式，已在很多行業(yè)領(lǐng)域的電機(jī)設(shè)備中得到應(yīng)用。特別對(duì)于供水企業(yè)的風(fēng)機(jī)、水泵類(lèi)設(shè)備在節(jié)能效果方面取得了顯著成果。在本次實(shí)驗(yàn)中得到證明。其不僅增加了設(shè)備效率，大大減少了設(shè)備維護(hù)次數(shù)、降低了維修的費(fèi)用；更是直接節(jié)約電能一半左右，直接經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。所以，合理的把變頻器應(yīng)用風(fēng)機(jī)水泵生產(chǎn)運(yùn)行當(dāng)中，能夠達(dá)到良好的節(jié)能效果。參 考 文 獻(xiàn)1 嚴(yán)煦世.給水工程上冊(cè).第四版.中國(guó)建筑出版社,（1987）2 哈爾濱建筑工程學(xué)院主編.給水工程下冊(cè).第二版.中國(guó)建筑出版社,（1987）3 姜乃昌，陳錦章.水

24、泵及水泵站.中國(guó)建筑出版社,（1986）4 顧夏聲,黃銘榮,王占生.水處理工程.清華大學(xué)出版社,（1987）5 王素卿，王德仁.給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第1冊(cè).中國(guó)建筑出版社,（1986）6 王素卿，王德仁.給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第3冊(cè).中國(guó)建筑出版社,（1986）7 王素卿，王德仁.給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第10冊(cè).中國(guó)建筑出版社,（1986）8 王素卿，王德仁.給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第11冊(cè).中國(guó)建筑出版社,（1986）9 王素卿，王德仁.給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第12冊(cè).中國(guó)建筑出版社,（1986）10 國(guó)家環(huán)保局.中華人民共和國(guó)環(huán)境與發(fā)展報(bào)告M.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1992.11 國(guó)家環(huán)保局.1998年中國(guó)環(huán)境狀況

25、公報(bào).環(huán)境保護(hù)，199712 蔣茹，曾光明.城市低溫低濁水處理工藝方案選擇的輔助決策模型.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2004年1月，第21卷第1期，55-58.13 吳國(guó)呂,林春水.日本水資源開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)，北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，199914 金兆豐.21世紀(jì)的水處理，北京:化學(xué)上業(yè)出版社，200315 上海市政工程設(shè)計(jì)院.給排水設(shè)計(jì)手冊(cè).第3冊(cè) 城鎮(zhèn)給水（第二版）M.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004.16 中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)院. 給排水設(shè)計(jì)手冊(cè).第12冊(cè) 器械與裝置（第二版）M.北京. 中國(guó)建筑工業(yè)出版社，200117 王靜超，馬軍，王靜海，等.氣浮凈水技術(shù)在給水處理中的應(yīng)用及研究概況J.20

26、04,24（7）9-12.18 楊修造.硅酸膠凝過(guò)程的顯微研究J.無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)。1989（4）：113-11519 李圭白，楊艷玲，李星，等.錳化合物凈水技術(shù)M.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006:287-297.20 王文清，高乃云，劉宏，等.粉末活性炭在飲用水處理中應(yīng)用的研究進(jìn)展J.四川環(huán)境，2008,27（5）：84-88.21 丁亞蘭.國(guó)內(nèi)外廢水處理工程設(shè)計(jì)實(shí)例，化學(xué)工業(yè)出版，200022 梁文艷，曲久輝。飲用水處理中低溫低濁處理方法的研究進(jìn)展J.應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，2004,10（4）：502-506.23 冉翔.變頻調(diào)速技術(shù)在恒壓供氣系統(tǒng)中的應(yīng)用.J 電氣傳動(dòng)自動(dòng)化, 2009,6

27、（31）:36-4924 元友德. PLC、變頻器、觸摸屏綜合應(yīng)用實(shí)訓(xùn)M .北京：中國(guó)電力出版社，2004.0125 王 建. 三菱變頻器入門(mén)與典型應(yīng)用M .北京：中國(guó)電力出版社，2004.826 陳 浩.案例解說(shuō)PLC、觸摸屏及變頻器綜合應(yīng)用M.北京：中國(guó)電力出版社，2008.827 周志敏.變頻調(diào)速系統(tǒng) 工程設(shè)計(jì) 參數(shù)設(shè)置 調(diào)試維護(hù)M.北京： 電子工業(yè)出版社28 何 超.交流變頻調(diào)速技術(shù)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.829 張選正,張金遠(yuǎn)變頻器應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)中國(guó)電力出版社第1版2006.530 吳忠智,黃立培,吳加林調(diào)速用變頻器及配套設(shè)備選用指南機(jī)械工業(yè)出版社第2版2006.831

28、 周希章節(jié)電技術(shù)與方法機(jī)械工業(yè)出版社第1版2004.932 劉立 流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)中國(guó)電力出版社第2版2007.933 恒壓供水系統(tǒng)控制 設(shè)計(jì)報(bào)告-百度文庫(kù)34 孟凡良,崔福義 低溫低濁地表水處理技術(shù)的探討-哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)-2003-04-3035 柳志剛，畢燦華，姚學(xué)俊 冬季水庫(kù)水的自來(lái)水凈化處理試驗(yàn)-廣州環(huán)境科學(xué)-2008-09-3036 羅九鵬，孫力平，陳旭，郭建 低溫低濁水處理技術(shù) -中國(guó)建設(shè)信息(水工業(yè)市場(chǎng))-2010-09-1537 變頻器節(jié)能技術(shù)原理-分析及應(yīng)用-互聯(lián)網(wǎng)文檔資源(http:/wenku.baidu.c)-2016-9-2938 Y H. Yang

29、，H. H. Lou，Y L. Huang. Synthesis of an optimal wastewater reuse network. Waste management. 2000,20:311-319.J.A. Bahri. Agricultural reuse of wastewater and global water management. Wat.Sci. Tech.1999，40: 339-346.39 Miguel Bagajewicz. A review of recent design procedures for water networks in refiner

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