变频调速装置在树林子加压泵站中的应用

变频调速装置在树林子加压泵站中的应用

马世波

(辽宁省水利水电勘测设计研究院，辽宁 沈阳110006)

【摘要】从水库取水的大中型长距离引(调)水工程中的加压泵站因受水库水位和调水流量变化的影响，水泵扬程往往变幅较大，水泵选型方案的合理与否对工程建设投资、运行费用及工程运行管理等具有十分重要的意义。本文结合辽宁省葫芦岛市青山水库输水工程，从技术和经济上对树林子加压泵站水泵设计方案进行了比选，其结果可为类似工程设计提供参考。

【关键词】树林子加压泵站；变频调速；水泵选型方案

中图分类号：TV675

Application of variable frequency speed regulating device in Shulinzi

Booster Station

MA Shibo

(LiaoningWaterResourcesandHydropowerInvestigationandDesignInstitute,Shenyang110006,China)

Abstract:Booster station in large and medium-sized long-distance water diversion (regulation) project obtaining water from the reservoir is affected by reservoir water level and water regulation flow rate change. Pump head range change is increased, rationality of pump selection scheme has very important significance for engineering construction investment, operation cost, project operation management, etc. In the paper, Qingshan Reservoir Water Diversion Project in Liaoning Huludao was combined for comparing design plans in Shulinzi Booster Station water pumps technically and economically, and the results can provide reference for designing similar projects.

Key words: Shulinzi Booster Station; frequency control; pump selection scheme

1概述

葫芦岛市青山水库输水工程是从青山水库取水，经加压后送往市区净水厂。位于中间的树林子加压泵站其任务是将水库的水加压后送到围屏山隧洞，加压泵站最大供水流量为20.86万m3/d，平均日供水流量17.10万m3。青山水库设计死水位68.00m，正常蓄水位85.70m，多年平均水位82.06m，运行水位变幅较大。

2泵站设计条件

根据青山水库运行水位及水库至泵站管道水头损失，确定的各供水流量下水泵所需扬程见表1。

表1　泵站流量、扬程参数(水库正常蓄水位)

3水泵选择方案

基于泵站具有流量变化较小、扬程变幅较大的特点，确定水泵选择原则为：水泵按照最大供水流量、水库死水位工况设计，并保证其他工况运行时尽量处于高效区内。

3.1变频调速方案

通过变频器改变电机的供电频率以改变电机转速来调节水泵运行工况，使水泵在多种运行工况下，均在较高效率范围内连续运行。该方案优点是运行最为灵活，可手动或自动连续调节；水泵降速运行后，大部分工况运行在高效区，并可充分利用水库水能，节约电能。缺点是需增加变频设备，且变频器设备价格较高，一次性投资大。

3.2大小泵组合方案

通过大小泵搭配，使水泵能灵活组合，运行在不同工况下。该方案优点是设备投资较少。缺点是水泵种类不同，增加了运行、管理和维修工作量，且不能实现连续调节。

3.3增加水泵台数方案

通过增加水泵台数，使水泵组合更加灵活，实现不同工况运行。但较多的水泵台数，势必增加泵房的长度，相应的土建费用较高，增加了运行、管理和维修工作量，并且不能实现连续调节。

3.4更换水泵叶轮方案

通过更换水泵叶轮，可以利用一部分水库水能，提高部分运行工况的效率。但由于水库水位变幅较大，更换叶轮不能保证各工况下均能运行，部分扬程仍需要通过泵后阀门调节以满足运行要求，因此，其耗电量仍然较高，经济指标也较差。

4变频器台数确定

采用变频器调速装置，使水泵变速运行以适应不同的运行工况，达到理想的运行效果，变频装置多，运行灵活性强，但一次性设备投资费用也相应较高，因此，在确定水泵变频器的台数时应进行技术经济比较，使经济技术性能最优。针对泵站最大引水流量(20.86万m3/d)和最高扬程(49.45m)及平均扬程(32.71m)两种工况对不同台数的变频方案进行了技术经济比较，见表2和表3。

水泵特性曲线图

方案恒速水泵台数/台调速泵台数/台恒速单泵流量/(m3/h)变频单泵流量/(m3/h)运行总功率/kW投资总现值/万元一303709.5301454.067086.76二213709.5312731196.345878.35三123709.5324911168.175836.92四03028971136.655778.48

表3　最大引水流量和平均扬程工况下不同水泵

通过上图、表2和表3比较得出：水泵在最大引水流量、最高扬程工况下运行时，恒速水泵方案投资总现值最高，而对于1台变频或者3台变频方案投资总现值差别不大；当水泵在最大引水流量、平均扬程工况下运行时，对于恒速水泵而言，由于水泵扬程降幅较大，致使单泵流量增幅较多，即便运行2台水泵亦远远超过设计流量，故此，需要提升水泵运行扬程，通过泵后阀门调节以满足运行要求，因此，恒速泵运行方案投资总现值均较全变频方案大，而且此问题在最大引水流量、最低扬程工况运行时将更明显。

通过方案比较，根据泵站流量、扬程参数，对于从变幅较大的水库取水的中型加压泵站，采用变频调速方案，不仅运行灵活，而且节能效果明显，经济优势明显。因此，该工程采用变频调速方案，4台SFWP80—500S3型卧式双吸离心泵，3台变频，1台备用。

5结语

通过对青山水库加压泵站变频方案的技术经济分析，对于类似青山泵站这种扬程、流量变幅较大的泵站采用变频调速装置其节能效果是显著的，尤其是随着科技的发展，变频装置类电子产品的价格已有较大滑落，同时，品质却得到较大提升，其经济效益将更为可观，应在类似工程中推荐采用。

参考文献

[1]GB 50265—2010 泵站设计规范[S].北京：中国计划出版社，2010.

[2]蒋乃昌.水泵及水泵站[M].第四版.北京：中国建筑工业出版社，1998.