摘要：簡(jiǎn)述水泵變頻調速節能原理，對某電廠(chǎng)工業(yè)水泵采用變頻調速節能改造的措施和取得的節能效益進(jìn)行分析，揭示了水泵采用變頻調速裝置進(jìn)行節能改造具有很大的實(shí)踐空間。

　　關(guān)鍵詞：泵類(lèi)負載工業(yè)水泵變頻調速節能

　　引言

　　在熱電廠(chǎng)中，機組必須配備的水泵主要有鍋爐給水泵、循環(huán)水泵和凝結水泵，其次還有射水泵、低壓加熱器疏水泵、熱網(wǎng)水泵、冷卻水泵、灰漿泵、軸封水泵、除鹽水泵、清水泵、過(guò)濾器反洗泵、生活水泵、工業(yè)水泵、消防水泵和補給水泵等。這些水泵數量多，總裝機容量大：50MW火電機組的主要配套水泵的總裝機容量為6430KW，占機組容量的12.86％；100MW機組為10480kW，占10.48％；200MW機組為15450KW，占7.73％。100MW機組主要配套水泵的總耗電量約占全部廠(chǎng)用電量的70％左右。由此可見(jiàn)，水泵確實(shí)是火力發(fā)電廠(chǎng)中耗電量最大的一類(lèi)輔機。因此，提高水泵的運行效率，降低水泵的電耗對降低廠(chǎng)用電率具有舉足輕重的意義。國外火電廠(chǎng)的風(fēng)機和水泵已紛紛增設調速裝置，而目前我國火電廠(chǎng)中除少量采用汽動(dòng)給水泵，液力耦合器及雙速電機外，其他風(fēng)機和水泵基本上都采用定速驅動(dòng)。這種定速驅動(dòng)的泵，由于采用出口閥，風(fēng)機則采用入口風(fēng)門(mén)調節流量，都存在嚴重的節流損耗。尤其在機組變負荷運行時(shí)，由于風(fēng)機和水泵的運行偏離高效點(diǎn)，使運行效率大大降低，結果是白白地浪費掉大量的電能，已經(jīng)到了非改不可的地步。

　　1、泵類(lèi)負載的流量調節方法及原理

　　泵類(lèi)負載通常以輸送的液體流量為控制參數，為此目前常采用閥門(mén)控制和轉速控制兩種方式。

　　1.1閥門(mén)控制這種方法是借助改變出口閥門(mén)的開(kāi)度大小來(lái)調節流量的，其實(shí)質(zhì)是通過(guò)改變管道中流體阻力的大小來(lái)改變流量的。因為泵的轉速不變，其揚程特性曲線(xiàn)H-Q保持不變

　　當閥門(mén)全開(kāi)時(shí)，管阻特性曲線(xiàn)R1－Q與揚程特性曲線(xiàn)H－Q相交于點(diǎn)A，流量為Qa，泵出口壓頭為Ha.若關(guān)小閥門(mén)，管阻特性曲線(xiàn)變?yōu)镽2－Q，它與揚程特性曲線(xiàn)H－Q的交點(diǎn)移到點(diǎn)B，此時(shí)流量為Qb，泵出口壓頭升高到Hb.則壓頭的升高量為：ΔHb=Hb-Ha.于是產(chǎn)生了陰線(xiàn)部分所示的能量損失：ΔPb=ΔHb×Qb.

　　1.2轉速控制借助改變泵的轉速來(lái)調節流量，這是一種先進(jìn)的控制方法。轉速控制的實(shí)質(zhì)是通過(guò)改變所輸送液體的能量來(lái)改變流量。因為只是轉速變化，閥門(mén)的開(kāi)度不變，如圖2所示，管阻特性曲線(xiàn)R1－Q也就維持不變。額定轉速時(shí)的揚程特性曲線(xiàn)Ha－Q與管阻特性曲線(xiàn)相交于點(diǎn)A，流量為Qa，出口揚程為Ha.

　　當轉速降低時(shí)，揚程特性曲線(xiàn)變?yōu)镠c－Q，它與管阻特性曲線(xiàn)R1－Q的交點(diǎn)將下移到C，流量變?yōu)镼c.此時(shí)，假設將流量Qc控制為閥門(mén)控制方式下的流量Qb，則泵的出口壓頭將降低到Hc.因此，與閥門(mén)控制方式相比壓頭降低了：ΔHc=Hb-Hc.據此可節約能量為：ΔPc=ΔHc×Qb.與閥門(mén)控制方式相比，其節約的能量為：P＝ΔPc-ΔPb＝（ΔHc－ΔHb）×Qb.

　　將這兩種方法相比較可見(jiàn)，在流量相同的情況下，轉速控制避免了閥門(mén)控制下因壓頭的升高和管阻增大所帶來(lái)的能量損失。在流量減小時(shí)，轉速控制使壓頭反而大幅度降低，所以它只需要一個(gè)比閥門(mén)控制小得多的，得以充分利用的功率。而且隨著(zhù)轉速的降低，泵的高效率區段將向左方移動(dòng)。這說(shuō)明，轉速控制方式在低速小流量時(shí)，仍可使泵機高效率運行。

　　2、國內某熱電廠(chǎng)工業(yè)水泵運行狀況及變頻改造措施

　　國內某熱電廠(chǎng)有3臺工業(yè)水泵，3臺水泵并列在工業(yè)水母管上，生產(chǎn)過(guò)程中為全廠(chǎng)提供生產(chǎn)工藝制水水源、全廠(chǎng)輔機軸承冷卻水、發(fā)電機組空冷器、冷油器用水、鍋爐淋渣水、全廠(chǎng)生活用水等等。隨著(zhù)用水成本的逐步上升，該廠(chǎng)將全廠(chǎng)輔機軸承冷卻水、鍋爐淋渣水、甚至是發(fā)電機組空冷器、冷油器用水（在室外氣溫較低時(shí)）都改成了由機組循環(huán)冷卻水來(lái)代替，全廠(chǎng)的用水量大大降低，在機組負荷較低時(shí)開(kāi)一臺工業(yè)水泵也會(huì )造成工業(yè)水母管超壓，該廠(chǎng)化學(xué)分場(chǎng)的運行人員不得不采取水泵出口閥節流的方式運行，但由于工業(yè)水泵離運行人員工作場(chǎng)所很遠，工業(yè)水母管壓力變化較頻繁時(shí)，運行人員就會(huì )就近開(kāi)啟化學(xué)車(chē)間的工業(yè)水泄壓閥來(lái)調整工業(yè)水母管壓力，這樣的調整方式不僅使運行人員勞動(dòng)強度大，而且浪費了大量的水資源和電能。

　　在隨后的技改工程中，采用變頻器配合壓力變送器實(shí)現恒壓供水的改造方案徹底解決了工業(yè)水壓力調整的問(wèn)題，具體改造方案如圖3原水泵電機功率185KW，采用自耦變壓器降壓?jiǎn)��?dòng)來(lái)降低電機啟動(dòng)電流。工業(yè)水母管壓力用出口閥、或化學(xué)車(chē)間的工業(yè)水泄壓閥來(lái)調整。改造后為潛水泵電動(dòng)機配備了變頻裝置，合理設置電機啟動(dòng)時(shí)間和電機加減速時(shí)間就可有效的實(shí)現電機的軟啟動(dòng)，降低啟動(dòng)電流。在工業(yè)水母管上裝設壓力變送器，將工業(yè)水母管的壓力轉化為4-20mA的信號送入變頻器，變頻器將這個(gè)信號與設置的壓力給定值比較后自動(dòng)調整變頻器的輸出轉速，從而實(shí)現恒壓供水的自動(dòng)閉環(huán)控制。

　　改造后最明顯的是運行人員的勞動(dòng)強度大大降低，再也不用頻繁調整水泵出口閥和泄壓閥了，而且變頻泵和工頻泵并聯(lián)運行也非常平穩。再一個(gè)現象是水泵運行電流比前一日下降了幾十安培。為了詳細核算水泵變頻改造后的節電效益和節水效益，該廠(chǎng)化學(xué)車(chē)間的運行人員做了半年的統計工作，用這半年的統計數據與前一年改造前的運行數據比較后發(fā)現該水泵變頻改造后平均運行電流下降了約50安培，一年大約可以節電40萬(wàn)千瓦時(shí)，節電率可達28%，創(chuàng )造節能收益10萬(wàn)元，除此之外每年還可節約20萬(wàn)噸水，這兩項收益使得改造投入的10萬(wàn)元不到一年就可收回，節能效益非�？捎^(guān)。

　　3、總結

　　通過(guò)工業(yè)水泵變頻改造的實(shí)踐驗證了水泵采用變頻調速裝置節能改造的潛力，而且還可降低運行人員的勞動(dòng)強度，減少機械磨損，延長(cháng)設備使用壽命，因此采用變頻裝置對風(fēng)機、水泵進(jìn)行節能改造在各行各業(yè)中都會(huì )有很大的實(shí)踐空間。

　　參考文獻：

　　[1]郭立君。泵與風(fēng)機。北京。中國電力出版社。2001.

　　[2]孫傳森。變頻器技術(shù)。北京。高等教育出版社。2008.