水泵变频节能方案
2012-09-08吴方科常守军付来文
吴方科,常守军,付来文
(潍坊滨海经济开发区规划设计院,山东 潍坊 2 6 2 7 3 7)
水泵变频节能方案
吴方科,常守军,付来文
(潍坊滨海经济开发区规划设计院,山东 潍坊 2 6 2 7 3 7)
为了降低循环水泵电耗,我公司在循环水供水系统中安装智能性全自动跟踪节电器。文章介绍了节电器的原理以及系统组成方案,并通过实际运行数据分析它的节电效率。
水泵;节电器;节电原理;节能方案
当今时代,能源在社会发展中的地位已不可替代。如何保持社会的可持续发展是我们必须要面对的问题。水泵作为生产中的一种通用机械,消耗着大量的能源。在我国,每年水泵的电能消耗占总电能的2 1%。本文介绍一种节能方案,该系统可根据管口瞬间压力变化,自动调节某台循环水泵的转速,使管口保持在一定的设定压力值,并满足生产需求,使整个系统始终保持高效节能的最佳状态。
1 运行情况
氯化钙厂三车间现有3台2 5 0kW循环水泵(开2备1),随着外界环境温度和生产负荷的变化,对循环水流量进行相应调整,通常情况下电机负荷会在1 0%~7 5%范围内波动。实际运行中供水最高处为2 0m,通过检测泵出口压力,确定0.3 5~0.4 MP a即可满足生产。我厂2 5 0kW水泵设计流量1 2 5 0m3/h,扬程5 5m,设计裕量较大。正常情况中,一台泵出口全开,另一台泵用阀门控制开度在1/3左右,而阀门调节增大了管路阻力,造成电能浪费。
2 节电技改方案
为满足生产需要和节能要求,建议加装变频器节电系统,用全自动控制代替节流阀控制流量,实现节能和稳定供水的双重要求。
针对水泵实际工作情况,经过多方调研,我们决定安装智能性全自动跟踪节电器,该节电器在国际节能节电领域处于领先水平,融合欧美、日本等国的先进技术,处于国际先进水平。其优势和国内外同类产品相比具有以下优势:1)节电率高,可达3 0%~5 0%;2)维持原用电设备的工作状况和性能;3)对电机还有延长其使用寿命的作用。
3 节能原理
1)水泵的节电原理是用全自动控制代替节流阀控制流量,这是一个节电的有效途径。水泵的特性曲线如图1所示。在用阀门控制额定电流Q1=1 0 0 %输出时,则轴功率N1与面积AH1OQ1成正比,若流量减半Q2=5 0%输出时则轴功率N2与BH2OQ2成正比,它比N1减少不多,这是因为需要克服阀门阻力增大水压所致。如果采用全自动控制,同样流量减半输出时转数由n1降至n2,按水泵参数比例定律画出n2时的特性曲线,C点为新的工况点,这时轴功率N2与面积CH3OQ2成正比,在满足同样流量Q2情况下,轴功率降低好多,节省的功率耗损△N与面积BH2H3C成正比,可见节电效果十分显著。
图1 水泵的特性曲线
2)节电器核心技术就是采用进口的特殊材料及高科技微电脑控制技术。也就是将用电设备运行的参数输入智能化控制系统,它通过实时检测电机负荷的变化情况,应用最优化的控制原理,动态调整电机的运行状况,使其与负载相匹配,从而有效地提高在低负荷和部分负荷下的用电效率,达到节约电能的目的。
4 节电供水设备的系统组成
变频器是整个节电供水系统的核心部分,其系统组成框图如图2所示。水泵电机是输出环节,转速由变频器控制,实现变流量恒压控制。变频器接受P I D控制器的信号对水泵进行转速控制,压力传感器检测管口出水压力,把信号传给P I D控制器,通过P I D控制器调节变频器的频率来控制水泵的转速,实现了一个闭环控制系统。由于所选节电器本身具有P I D调节功能,可以不选用外置P I D调节器,使调节更加平稳。
图2 节电供水系统组成
5 本方案优点
1)节能,减少使用电流及线路损失。可以实现节电2 0%~3 5%,能实现绿色用电。并增加变压器用电容量。
2)安装方便,可直接在配电柜内安装,投入少,效率高。
3)配置灵活,自动化程度高,功能齐全,灵活可靠,对电机有过流、堵转、欠压、过压、短路等保护功能。
4)运行合理,由于是软起和软停,不但可以消除水锤效应,而且电机轴上的平均扭矩和磨损减小,减少了维修量和维修费用,并且循环水泵的寿命大大提高。降低线路温升,强化用电设备安全,确保生产连续性。
5)能实现节电运行模式与工频运行模式的自由切换。当节电器出现故障,切换到工频模式,确保生产连续性。
6)本节电器硬件采用国外进口配件,确保节电器安全性及可靠性。
7)无极全自动控制,并避开机械共振点,减少运转噪音。
8)本方案综合经济指标显著,实现全自动控制,免人工操作。
9)本节电装置采用先进矢量控制,能自动跟踪水泵电机最佳节能工作点,普通V/F控制法无法自动跟踪工作点。
6 节电效果分析
6.1 投用情况
节能改造前,2台水泵正常运行时电流4 2 0A,单台每小时用电量2 2 3.8k W h;节能改造后,根据安装电度表实际测量不同运行频率下的测量数据如表1。
表1 不同运行频率下的测量数据
在满足工艺要求前提下,2台全开,工频5 0H z运行时,节电率(2 2 3.8-2 1 5)/2 2 3.8=3%节电不明显;变频4 5~4 6H z运行时,可实现节电率(2 2 3.8-1 7 0)/2 2 3.8=2 4%。
只开1台,在5 0 H z运行时,可实现节电率(2 2 3.8×2-2 7 6)/2 2 3.8×2=3 8.4%。
6.2 效益分析
节能改造后,每年可节约电费3 8.7万元。安装2台节电器约投资2 5万元,其投资回收期不超过8个月。节电器最低使用期限1 0年,有着较好的长期经济效益。
T M 3 4 4.6
B
1 0 0 5-8 3 7 0(2 0 1 2)0 4-4 4-0 2
2 0 1 2-0 6-0 4
吴方科(1 9 7 3—),毕业于青岛化工学院,现任潍坊滨海经济开发区规划设计院工程师。