某泵站為例,一小時(shí)僅四臺電機(jī)所消耗的電能就達(dá)到4600度,而提水泵站用電的量與水泵的出水流量有著直接的關(guān)系。因此,在泵站流量不需求全負(fù)荷時(shí),變頻調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來改變流量在整個(gè)泵站的節(jié)能中起到至關(guān)

重要的作用。本文將從水泵供水功率、供水效率以及電機(jī)的效率等幾個(gè)方面來探討變頻與水泵的節(jié)能站供水系統(tǒng)工作點(diǎn)的

1.1工作點(diǎn)

揚(yáng)程特性曲線和管阻特性曲線的交點(diǎn),稱為供水系統(tǒng)的工作點(diǎn),如圖1中的A點(diǎn)所示。在這一點(diǎn):供水系統(tǒng)即滿足了揚(yáng)程特性①,也符臺了管阻特性②。供水系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),系統(tǒng)穩(wěn)走運(yùn)行。

如閥門開度為100%、轉(zhuǎn)速也為100%(與額定轉(zhuǎn)速之比),則系統(tǒng)處于額定狀態(tài),這時(shí)的工作點(diǎn)稱為額定工作點(diǎn),或自然工作點(diǎn)

供水系統(tǒng)向用戶供水時(shí)所消耗的功率PG(KW)稱為供水功率,供水功率與流量Q和揚(yáng)程HT的乘積成正比 即：

PG=CpHT·Q(1-1)

式中:Cp一比例常數(shù)

圖1供水系統(tǒng)的工作點(diǎn)

由上圖可以看出:供水系統(tǒng)的額走功率與面積ODAG成正比。

在提水泵站中,最根本的控制對象就是流量。因此,提到節(jié)能問題,必須從考察調(diào)節(jié)流量的方法入手。常見的方法有閥門控制法和轉(zhuǎn)速控制法兩種,下文以這兩種常見的方法作為比較來探討變擷在水泵節(jié)能方面的優(yōu)勢

2.1閥門控制法

此種方法通過關(guān)小或開大閥門來調(diào)節(jié)流量,而轉(zhuǎn)速保持不變(通常為額定轉(zhuǎn)速)。閥門控制法的實(shí)質(zhì)是水泵本身的供水能力不變,而是通過改變輸水管路中的阻力大小來改變供水的能力(反映為供水流量)

以適應(yīng)擁護(hù)對流量的需求。這時(shí),管路特性將隨著閥門開度的改變而改變,但揚(yáng)程特性不改變。由圖2所示,設(shè)用戶所需流量QA減少為QB,當(dāng)通過關(guān)小閘門來實(shí)現(xiàn)時(shí),管阻特性將改變?yōu)榍€③,而揚(yáng)程特性則

仍為曲線①,故供水系統(tǒng)的工作點(diǎn)由A點(diǎn)移至B點(diǎn)。這時(shí):流量減少了,但揚(yáng)程卻從HTA增大為HTB;由式可知,供水功率PG與面積OEBF成正比。

2.2轉(zhuǎn)速控制法

即通過改變水泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量,而閥門的開度則保持不變(通常為最大開度)。轉(zhuǎn)速控制法的實(shí)質(zhì)是通過改變水泵的全揚(yáng)程來適應(yīng)用戶對流量的需求。當(dāng)水泵的轉(zhuǎn)速改變時(shí),揚(yáng)程特性將隨之改變,而管阻特

性則不變化。仍以用戶所需流量從QA減小為QB為例,當(dāng)轉(zhuǎn)速下降時(shí),揚(yáng)程特性下降為曲線④,管路特性仍為曲線②,故工作點(diǎn)移至C點(diǎn)?？梢?在流量減小為QB的同時(shí),揚(yáng)程減小為HTC;供水功率PG與面

積OECH成正比

兩種調(diào)控的對比可由圖2表示

圖2調(diào)節(jié)流量的方法比較

3.1供水功率的比較

比較上述兩種調(diào)節(jié)流量的方法,可以看出:在所需流量小于額定流量的情況下,轉(zhuǎn)速控制時(shí)的揚(yáng)程比閥門控制時(shí)的小得多,所以轉(zhuǎn)速控制方式所需的供水功率也比閥門控制方式小得多。兩者之差→P便是轉(zhuǎn)速控制

方式節(jié)約的供水功率,它與面積HCBF(圖2中的陰影部分)成正比。

3.2從水泵的工作效率比較

水泵工作效率相對值

式中：

由電動(dòng)機(jī)的效率看節(jié)能

水泵在出廠時(shí),由于

(1)對用戶的管路情況無法預(yù)測

(2)管阻特性難以準(zhǔn)確計(jì)算;

3)必須對用戶的需求留有足夠的余地

因此,在決定額定揚(yáng)程和額定流量時(shí),通常裕量較大,所以電動(dòng)機(jī)的裕量也較大。所以,在實(shí)際的運(yùn)行過程中,即使在用水量高峰時(shí)期,電動(dòng)機(jī)也常常不處于滿載狀態(tài),其效率和功率因數(shù)都較低

用了變頻控制方式后,可將排水閥完全打開并適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速。由于電動(dòng)機(jī)在低頻運(yùn)行時(shí),變頻器的輸出電壓也將下降,從而提高了電動(dòng)機(jī)的工作效率。

圖4水泵的軸功率

綜合起來,水泵的軸功率與流量間的關(guān)系如圖4所示。圖中,曲線①是調(diào)節(jié)閥開度時(shí)的功率曲線,當(dāng)流量2=60%時(shí),所消耗的功率由B點(diǎn)決定;曲線②是調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速時(shí)的功率曲線,當(dāng)2=60%時(shí),所消耗的功率

由C點(diǎn)決定。由圖可知,與調(diào)節(jié)閥門開度相比,調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速時(shí)所節(jié)約的能量是相當(dāng)可觀。