论变频节能技术在排水泵站改造中的应用

魏丽娟

(林甸县林甸镇人民政府水利站,黑龙江 林甸 166300)



论变频节能技术在排水泵站改造中的应用

魏丽娟

(林甸县林甸镇人民政府水利站,黑龙江 林甸 166300)

摘要：随着我国经济实力的提升，人们的生活水平和生活质量逐渐得到了保障。随着资源和能源的浪费越来越越严重，如今人们开始注重节能减排。其中电能作为如今应用最普遍的能源之一， 应该注重对其的节能。其中水泵设备年耗电量占据较大的比例。文章主要分析了水泵变频器控制技术原理，阐述了变频技术在排水泵站中的应用，并针对变频节能技术在排水泵改造中的应用进行了研究和探讨，以期通过降低水泵耗电量，促进中国电能的节省。

关键词：变频节能技术；排水泵站；水泵变频器；控制技术；节能原理

在如今的能源使用中，电能是人们使用最普遍的能源，却也是浪费比较严重的能源。其中在排水泵站运行中所产生的电能费用，是该行业中的重要支出费用。为了能够符合我国现代化进程的发展，提高排水行业的经济效益，需要加强注重对变频节能技术的应用，加强排水泵的改造，从而降低排水泵电能的消耗。

1水泵变频器控制技术原理

各个城市为了能够控制城市内电能的浪费，均开始注重对排泵站进行改造，使排泵站提升功能，起到节能作用。而水泵变频器控制技术是目前最常用的节能改造技术，其主要是将工业上使用的交流电源的频率50 Hz交流电转换为三相频率和电压可调的交流电，该种方式主要是利用改变交流电动机定子绕组供电频率和改变电压的方式，起到控制电动机转速的作用，即为Variable Voltage and Variable Frequency(VVVF技术)。如今我国主要采用微机控制实现电动机负载的自动增减速。

2变频技术在排水泵站中的作用及节能原理

2.1变频技术在排水泵站中的作用

由于天气气候及其他因素的影响，如每日降雨量不同，生活用水量也不同，而排水泵站主要是在一定时间内，使水泵排出的水量需要比其所收集的水量要略大，因此给排水泵站造成了工作和运行上的困难。很多排水泵站在设计之初，为了能够保障其自身的安全和不会受到外界环境的影响，而选择采用较大的额定功率和扬程，以确保在遇到大水量时，或者前池低水位时，都能够快速的将水排出。然而这样的工作方式，会使泵站长期处在偏离最佳工作点的状态中工作。如今很多城市都在对排水泵站进行变频改造，如武汉市。而泰州高港泵站在经过变频可行性分析后，认为其在电费消耗方面可以节约50多万元，有效提高了经济效益。

2.2变频技术在排水泵站中的节能原理

根据研究发现，水泵的轴功率=流体重度×流量×扬程/(1000水泵效率)。其中根据水泵调速原理，水泵的流量与转速成正比，水泵的扬程与转速的平方成正比，水泵的轴功率与转速的三次方成正比，因此可以看出，转速的变化也对水泵的轴功率产生影响。如通过变频调节，将水泵的转速调节至额定转速的90%,则水泵的流量也会下降至额定流量的90%，然而此时水泵轴功率会下降至工频状态的72.9%，因此排水单耗也会下降至工频状态的81%。因此如果转速继续调节降低，如达到额定转速的80%时，则此时排水单耗也会降低至工频状态的64%，起到节电率36%的作用。为了能够实现节能效果，可以在设计扬程富余的情况下，实现对电机转速的调整[1]。

动态调整节能是指变频器能够在适应负载变动的状态下，供给最大效率电压，其中对于变频调速器，可以通过设置5 000 次/s，进行输出功能的测量和控制，从而使其一直维持输出高效率运行。另外变频器在电极输出力矩的状态下，可以事先对V/F曲线的自动条件，从而起到减少输入电流的作用，达到节能。

注重变频自带软启动功能的运用，当电机处在加速中，应该通过提高频率和电压的方式，将启动电流控制在额定电流1.2～1.5倍，因为在利用工频电源进行启动时，启动电流会远远超过软启动的效果，因此需要利用变频器实现软启动节能效果，起到减少电流对电网冲击的作用，从而能够节省电费，并改善启动惯性冲击，保护设备的安全。对于停泵时会出现的水锤效应，也可以通过变频调速实现软停止，减小甚至消除水锤作用。在我国水泵站的建设中，可能会出现管道系统不完善的问题，这种情况下，会使排水需要流量达不到额定流量的标准，为了能够改善这一情况，需要采用变频调速的方式，进行流量的调节，从而还能够有效防止水泵频繁启动。通过上述分析可以了解到，变频技术能够有效改善水泵的功能，延长系统的使用寿命。

另外还需要注重提高功率因数节能，当定子绕组和转子绕组通过电磁作用时，会产生力矩，而电动机在运行过程中，会因为吸收大量的无功功率出现功率因素极低的情况，因此可以通过变频节能调速，实现提高功率因数，从而有效减少无功损耗。

3变频节能技术在排水泵站改造中的应用

文章主要针对某地区排水泵站进行了分析和探讨，其主要有7台机组负责排渍，另外两台机组则一个用来给污水处理厂输送污水，另外一个主要是备用。如图1所示，目前主要采用软启动器启动，采用一拖一固定安装方式。

其中软启动主要采用三相反并联晶闸管作为调压器，在使用软启动器进行工作时，其晶闸管的输出电压也会相应增加，指导晶闸管导通，则电动机实现平滑启动。然而在实际使用过程中，软启动器存在故障问题多，维修困难等问题。同时机组工况工作单一，不能够根据扬程的不同进行改变，从而消耗能耗较高。

图1　排水泵站机组电气一次示意图

在该地区排水泵站的机组运用中，一般是采用3台到4台进行工作，为了能够实现节能降，需要进行对变频器数量的合理配置，并让所有的机组都能够进行软启动和变频工作。首先要注重对PLC的运用，将变频器能够通过一拖多的作用有效发挥出来，一般可以采用一拖三或一拖四的方式进行。如在利用一拖四进行工作时，当只需要一台机组处在工作状态中，则只需要变频启动，而如果需要多台机组处在工作中，则变频器首先需要启动一台机组，然后通过控制接触器，实现转换到工频状态中，然而再启动第二台机组，从而让第二台机组也能够实现变频运行。另外需要注重利用前池、水位等，明确水泵的扬程，从而通过变频调节的方式，实现机组高效运行和降低转速，从而达到节能降耗的效果，并且还能够起到良好的排渍效果。变频器使用在排水泵站中，能够有效满足排水泵站当前的需求，还能够促进其后期的发展。

4结语

综上所述，环保和节能是如今人们最重视的问题，其中电动机消耗电能过多，如果实现对其的节能降耗，则能够有效保障我国电能的节省。通过上述分析可知，将变频节能技术应用在排水泵站中，能够有效实现节能效果，并且还能够保障排水泵站机组的安全运行和工作，因此我国需要注重推广变频技术的使用。

参考文献：

[1]高洪斌.变频调速恒压供水控制技术在泵站节能改造中的应用[J].科技创业家,2013(06):62.

中图分类号：TU992.25

文献标识码：B

[作者简介]魏丽娟(1974-)，女，黑龙江林甸人，工程师。

[收稿日期]2015-09-28

文章编号：1007-7596(2016)01-0109-02