变频改造技术的应用

变频节能技术在水厂中的应用

濮阳市自来水公司张孝杰郭跃广

摘要：根据运行情况采用变频控制技术对水泵及电机进行技术改造，解决了水泵实际运行中扬程富裕、单耗偏高、电能浪费及管网爆管率高等问题。

关键词：改造变频节能

一、改造的必要性

水厂送水泵房2#泵于1991年初开始投入使用，主要担负城市居民生活的不间断供水；城市管网供水目前通过增减水泵机组运行数量（高峰供水时运行3台机泵（约10：00～13:00, 18:00～20:30），通常运行2台机泵，低峰时段（约22：30～次日凌晨5:00）运行1台机泵）来调节城市管网出口压力，压力波动较大（管网出口压力：Pmin=0.32Mpa ,Pmax=0.45Mpa），对城市管网安全运行和保持恒压供水不利。另外，随着城市供水管网的不断延伸，供水量不断增加，现有水泵机组单耗较高（据在水厂三泵房实测数据，运行2台水泵机组时单耗为 189.4kwh/dam3，运行3台水泵机组时单耗达到217 kwh/dam3），水泵机组的经济运行问题突现。

二、改造方案

为解决2#泵在实际运行过程中泵出口压力偏高，单耗指标高的问题，公司上下经细致分析研究论证，通过调查、咨

询、分析城市供水管网的工况，决定对2#泵实施变频改造，即采用变频器微电脑控制技术，消除了常规起停方式下所产生的机械冲击和大启动电流，延长了电机的寿命。将管道压力与设定压力相比较，通过运算，控制电机的输入频率，从而调整水泵的转速。当管压降低时，使水泵转速提高以增加管压，当管压上升时，又使水泵转速减慢降低管压。最终保证管网水压恒定，实现泵站供水的闭环控制，达到恒压供水的目的。

采用变频调速这种控制方式，当所需流量减少时，轴功率将显著降低。例如，当流量下降到80%，转速也下降到原来的80%，转矩下降到64%时，轴功率将下降为额定功率的51%。这种控制方式可从根本上消除管网末梢压力过高存在的“大马拉小车”的动力浪费现象，始终使机泵运行在最佳工作状态。

控制柜变频器可实现开环和闭环两种调节方式，实现自动控制。1.当采用开环方式进行调节时，变频器输出频率由变频器面板给出；2.当采用闭环方式进行调节时，设定值为管网出口汇流管压力。根据管网总汇流管压力信号的反馈，自动调整水泵机组运行。3.根据管网运行状况，进行分时段（时段数可预留至10段甚至更多）压力变频闭环自动控制，各压力控制点之间水泵转速的调整过渡应平滑，不应发生跳跃，损坏机组设备。4.压力设定值与时段区间的设定可根据

管网变化适时调整，控制柜根据调整后的时段区间和压力自动变频控制。5.当变频电机在设定好的时段—压力设定值区间内，压力不能满足时，自动投运另一台机组，工频运行，原机组继续变频运行；当持续运行2台机组，实际压力超过压力设定值一定时间（可设定，如15～30分钟），变频泵在极限低频率运行仍不能使压力有效降低至设定值时，工频泵应自动停止运行，变频泵持续工作。

三、改造实施内容

1、将原2#泵降压启动控制柜改为变频器控制柜；

2、将原JS116-4型电机（155KW）改为Y2-355M1-4型电机（220KW）；

3、将原12SH-9A型水泵（529-893m3/h）改为DFSS350-13/4型水泵（1300m3/h）。

四、改造效果

1、可以优化调度，提高精细化管理水平。2#泵出水量大大增加且可以变频调速，能够在满足管网用水需求前提下可以减少启泵台数和启停泵次数，并且稳定管网末梢压力。

2、可以节能降耗。改造前城市生活管网单耗186.15kwh/ dam3；改造后单耗160.95 kwh/ dam3，经测算：改造后城市生活管网供水用电单耗降低25.2 kwh/ dam3，节电率达到13.54%。

3、技改后在满足管网需求的前提下，管网末梢压力由

原来的0.19-0.35 MPa稳定到0.22-0.26 MPa，经过近段时间的运行及数据分析，城市生活管网的漏失率降低0.5%左右，同时，大大降低了管网爆管率，延长了供水设施使用寿命，为公司节约了大量管线维修、更新费用。

五、总结

变频器投入运行后,运行良好, 调节平稳, 具有明显的节电效能, 达到了预期的收益，为企业节能降耗做出了贡献，具有广泛的经济效益和社会效益。

参考文献：

李少梅;采用变频器和LOGO! 实现水泵电机的自动控制[J];天津冶金;2004年01期

肖红、范作智；《电机技术》2010年第01期

韩安荣；通用变频器及其应用[M]北京，机械工业出版社，2003

曾允许；变频调速技术基础教程[M]北京，机械工业出版社，2009