试论高扬程梯级泵站变频技术的应用及发展

试论高扬程梯级泵站变频技术的应用及发展
摘要：以景电工程泵站机电运行为模式，阐述了对高扬程梯级提灌泵站调节水位的中小型机组实行变频调速技术的应用，可实现优化调度，降低能源单耗，提高渠系利用率之功效。

关键词：高扬程，能源单耗，变频调速，软启动
随着科学技术的发展，低碳经济，节能环保更加被社会各界所重视和关注，在我国西北地区的沿黄干旱高原地区分布着一系列大中型电力提灌工程，这些电灌工程都具有一些共同的特性；装机容量大，扬程高，采用梯级式分布泵站引水：如景电二期工程总干泵站13级从黄河提水对这种多台机组，多梯级泵站联合运行的系统提水工程。

科学的调度，合理的调节各级泵站的前池水位。

显现的尤为重要。

本文结合景电工程泵站机电设备运行现状和泵站四十多年的运行实践，探讨高扬程梯级泵站变频技术的应用及发展前景。

一：工程管理及运行现状
高扬程提灌工程大都是有若干大中型泵站群组合而成的，各级泵站间依靠狭长的渠道和渡槽相连，缺少任何调蓄水措施调水系统的优化运行和调节能力较差是一直以来泵站科学管理的难题，由于各泵站的机组型号，台数，机组参数及各座泵站的整体流量，扬程均不一致加之上游泵站前池各支渠口又要不定时不定量的开闸放水灌溉农田，这就给系统调节增加了很大的难度。

泵站运行调度是高扬程提灌系统运行管理的重点环节，高扬程梯级泵站的运行必须做到高效，低耗，安全。

经济运行。

涉及和和制约泵站经济高效运行的因素很多，但高扬程梯级泵站的科学的运行调度实现级间流量配合，保持渠道水位基本平稳，减少溢流和频繁开停机是经济运行的关键因素。

景电工程的运行经验和现状是：对空流段和有支斗渠放水段的流量均衡，是增设1台或两台中小型机组调节水位极流量以期达到最为经济的有效方法。

二：变频调速技术在景电工程的应用及可达到的功效
变频调速的主要优点：
节能效果明显，实际应用证明，在水泵上应用变频调速，当电机在额定转速的80%运行时，节能率可达到30-40% ；
基本取消了阀门或液力耦合调节，避免了阀门及其执行机构的磨损，也降低了因此而产生的维修费用及设备停机率；
有效实现电机软启动，避免了电机直接启动对电网、电机、风机等设备的冲击，延长设备使用寿命，降低设备故障停机率；由于实现了电机软启动，所以可方便实现电机的启、停操作，避免了因电机启动而必须压负荷带来的生产损失；
提高功率因数，使系统功率因数达到0.95以上，可以实现电机的就地补偿，降低电源和电机线路之间的无功损耗，减少对电网谐波污染，改善企业内部电网质量；
易于实现生产工艺控制自动化，保护功能完善等
高压变频调速技术是90年代迅速发展起来的一种新型电力传动技术。

能源是国家重要的物质基础，能源的供求矛盾已成为制约我国社会主义经济建设的主要因素之一，随着经济改革的不断深入，对于高扬程提灌工程：节能降耗已成为降低生产成本提高单位经济效益的重要手段之一。

变频调速技术是一项集现代电力电子技术和计算机自动控制技术于一体的高效节能技术，它使得电动机及其拖动的负载（水泵）在无需任何改动的情况下即可按照生产工艺的要求调整转速的输出。

从而降低电机的功耗达到系统高效运行的目的。

原理图如下：
1：变频技术在景电工程的应用主要可以从以下方面进行节能
(1)调速节能，通过流体力学基本定律可知轴功率正比于速度，轴转速下降，轴功率变小，电机功耗降低。

(2)软启动，一般三项异步电动机的启动电流为额定电流的十几倍变频调速后电机的启动电流不会超过电机的额定电流。

(3)功率因数较高，一般在0.95以上，从而减轻了变压器的负担
(4)节省设计冗余
2：变频调速技术在水泵控制系统中的应用
采用调速控制装置通过改变电机水泵转速，从而改变水泵的出水量，变频调速是高效的最佳调速方案，他可以实现，水泵的无级调速，并可方便地组成闭环控制系统，实现恒压或恒流量控制。

水泵采取变频调速后节能效果是明显的此外机械的转速降低后，大大的减少了机械的磨损，延长了机械使用寿命间接的效益也很可观
3：优化调度，提高渠系利用率
因高扬程提灌工程为多座泵站，多台机组组成的梯级提灌的系统工程，实现级间流量配合，尽量减少或杜绝各级泵站前池水量的溢流和频繁开停机是经济运行的关键因素。

对泵站调节水位的中小型机组实行变频调速控制是实现级间流量合理配合，避免频繁开停机杜绝溢流的最科学之方案。

变频调速技术的应用通过
对调节水位的的中小型机组调速控制可实现上游各干渠的水位十分平稳，从而杜绝了因调节水位频繁开停机造成干渠水位的抖动影响支渠水位的稳定性差，从而大大的提高了上游配水支渠口测流的准确度，和渠系利用率。

通过以上分析可以看出对泵站水泵电机采用变频调速技术节能效益非常明显电机的直接启动带来的绝缘损坏，电机的软启动，大大减少了电机直接启动带来的绝缘损坏，电机的变频调速，减少了电动机的启动次数和阀门的频繁调节，延长了电机和阀门的使用寿命；足够宽的调节范围和可靠的控制精度，大幅度地增加了自动化的投入率，减少了人工操作；更重要的是可以节约大量的能源（电能），给单位乃至整个社会带来客观的经济效益和社会效益。

三：变频调速的客观论证和分析
根据能量守恒定律，对梯级泵站的主电机实行变频调速达到的节能效果不太明显，成本投入太大(有待于进一步的实践和论证)，
结束语：变频调速技术已经成为现代电力拖动技术的一个主要发展方向，卓越的调速性能显著地节电效果改善现有的设备运行工况，提高系统的安全可靠性和设备的利用率。

延长设备的使用寿命等优点随着应用领域的不断扩大而得到充分的体现。

依靠科技进步，积极采用新技术新设备新材料新工艺，提高泵站运行可靠性和装置效率，降低泵站能源单耗，以求得更经济更合理的工程效益和社会效益是提灌工程的当务之急。