某泵站為例,一小時僅四臺電機所消耗的電能就達到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系。因此,在泵站流量不需求全負荷時,變頻調節(jié)轉速來改變流量在整個泵站的節(jié)能中起到至關

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

1.1工作點

揚程特性曲線和管阻特性曲線的交點,稱為供水系統(tǒng)的工作點,如圖1中的A點所示。在這一點:供水系統(tǒng)即滿足了揚程特性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)走運行。

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

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

PG=CpHT·Q(1-1)

式中:Cp一比例常數

圖1供水系統(tǒng)的工作點

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,必須從考察調節(jié)流量的方法入手。常見的方法有閥門控制法和轉速控制法兩種,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

此種方法通過關小或開大閥門來調節(jié)流量,而轉速保持不變(通常為額定轉速)。閥門控制法的實質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)

以適應擁護對流量的需求。這時,管路特性將隨著閥門開度的改變而改變,但揚程特性不改變。由圖2所示,設用戶所需流量QA減少為QB,當通過關小閘門來實現時,管阻特性將改變?yōu)榍€③,而揚程特性則

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

2.2轉速控制法

即通過改變水泵的轉速來調節(jié)流量,而閥門的開度則保持不變(通常為最大開度)。轉速控制法的實質是通過改變水泵的全揚程來適應用戶對流量的需求。當水泵的轉速改變時,揚程特性將隨之改變,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,當轉速下降時,揚程特性下降為曲線④,管路特性仍為曲線②,故工作點移至C點?？梢?在流量減小為QB的同時,揚程減小為HTC;供水功率PG與面

積OECH成正比

兩種調控的對比可由圖2表示

圖2調節(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,轉速控制時的揚程比閥門控制時的小得多,所以轉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：

由電動機的效率看節(jié)能

水泵在出廠時,由于

(1)對用戶的管路情況無法預測

(2)管阻特性難以準確計算;

3)必須對用戶的需求留有足夠的余地

因此,在決定額定揚程和額定流量時,通常裕量較大,所以電動機的裕量也較大。所以,在實際的運行過程中,即使在用水量高峰時期,電動機也常常不處于滿載狀態(tài),其效率和功率因數都較低

用了變頻控制方式后,可將排水閥完全打開并適當降低轉速。由于電動機在低頻運行時,變頻器的輸出電壓也將下降,從而提高了電動機的工作效率。

圖4水泵的軸功率

綜合起來,水泵的軸功率與流量間的關系如圖4所示。圖中,曲線①是調節(jié)閥開度時的功率曲線,當流量2=60%時,所消耗的功率由B點決定;曲線②是調節(jié)轉速時的功率曲線,當2=60%時,所消耗的功率

由C點決定。由圖可知,與調節(jié)閥門開度相比,調節(jié)轉速時所節(jié)約的能量是相當可觀。