水利工程論文-變頻調速器在供水系統(tǒng)中的應用.doc

水利工程論文-變頻調速器在供水系統(tǒng)中的應用摘要：結合石家莊白樓賓館供水管網改造的實例，對“變頻調速器”在供水系統(tǒng)中的應用從“節(jié)能原理、控制方式、系統(tǒng)設計及變頻調速后的節(jié)能效果”等幾個方面進行論述。關鍵詞：變頻調速供水系統(tǒng)變頻恒壓1概述變頻調速恒壓供水控制裝置能夠極大地改善給水管網的供水環(huán)境，該系統(tǒng)可根據管網瞬間壓力變化，自動調節(jié)水泵電機的轉速和多臺水泵電機的投入及退出，使管網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水泵變頻調速節(jié)電原理異步電動機采用變頻器調速的原理是：通過整流橋將工頻交流電壓變?yōu)橹绷麟妷海儆赡孀儤蜃儞Q為頻率可調的交流，作為交流異步電動機的驅動電源，使電動機獲得無級調速所需的電壓、電流和頻率。水泵供水系統(tǒng)具有管網特性曲線，即通道管網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。我們可采用變速調節(jié)，即在管網特性曲線基本不變時，采用改變水泵轉速來改變泵的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水泵的相似定律，變速前后流量、揚程、功率與轉速之間關系為：式中P1、H1、Q1為轉速n1時的功率、揚程、流量；P2、H2、Q2為轉速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，采用變頻器調節(jié)水泵電機轉速時，軸功率隨轉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狀與問題石家莊市白樓賓館水泵房現有供水水泵三臺，型號為65DL-4，額定揚程64m，流量30m3/h，轉速1450r/min，電機功率11kW，沈陽馬二家水泵廠生產。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。根據以上情況，我們給三臺水泵采用一套變頻調速恒壓供水控制裝置。在保證供水管網壓力恒定的情況下，根據水流量的大小實現三臺水泵的循環(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調節(jié))等組成閉環(huán)調節(jié)垣壓控制系統(tǒng)，使水泵恒壓供水，其供水壓力可調。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一供水壓力值，變頻器根據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壓力，并反饋至控制器，控制器根據反饋壓力與給定壓力的差值，控制變頻器的輸出頻率，實現電機的速度調節(jié)，改變水泵流量，保證供水管網壓力始終穩(wěn)定在給定值附近，實現了變頻調速恒壓供水系統(tǒng)的閉環(huán)調節(jié)。3臺泵在控制器控制下，均由變頻器實現軟起動。5變頻調速后的節(jié)能效果及分析白樓賓館采用變頻調速恒壓供水系統(tǒng)后，解決了目前存在的供水管網系統(tǒng)水壓不穩(wěn)定，設備故障頻出等問題，取得了良好的節(jié)能效果和經濟效益。5.1直接經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，管網出現超壓引起設備損壞，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實現閉環(huán)自動控制后，提高了供水質量，減輕了勞動強度，可實現無人值班，節(jié)約管理費用。6結論白樓賓館采用變頻調速恒壓供水控制裝置改造水泵組的