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摘 要：随着人们对水资源需求量的不断增加，水厂的出水量发生了显著的变化，为了更好地调节清水池，提升泵房的数量，需要对水泵的频率进行改变和调整。在水厂运行过程中，如果不及时地对水泵的频率进行调节，很可能会导致造成巨大的浪费现象，而且对后序水厂的沉淀工作产生巨大的冲击。基于此，本文主要对水泵变频节能技术进行分析。
关键词：水泵变频；节能技术；应用
中图分类号：TV675 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）24-0138-01
1 前 言
据相关资料显示，我国的泵类配套电机的耗电量在全国总耗电量中所占的比例在20%左右。但是，泵的实际运行效率确实十分的低下，有的水泵运行效率甚至连30%都达不到，而且，最不容忽视的就是现有的泵对能源造成的浪费确实十分巨大的。所以，在泵行业中采取有效的节能措施是十分有必要的。
2 变频水泵节能技术分析
2.1 水泵变频调速运行的节能原理
根据过去的流体力学便可以得出，在目前的水泵变频调速系统中，其主要的工作原理来源于H（压力）×Q（流量）=P（功率）；在这个公式之中，当转速N的二次方和压力H值之间成为正比的时候，转速N和流量Q之间也将成为正比状态，且转速N的三次方和功率P成正比。建设在目前的水泵工作中，其工作效率为定值，而流量调节逐渐开始下降，其转速也将跟着正比逐渐先将，进而出现的时候轴输出的功率由于受到正比关系的影响也是一种下降的趋势。
因此而言，在水泵电机转动的时候，其转速和所消耗的电功率成三次方比例的关系。即将流量采用阀门控制的时候，功率被损耗给浪费掉了；同时，随着不断的将阀门关小，这一损耗还会相应的增大。当采用转速进行控制的时候，因为转速n的二次方和扬程H成正比例关系，转速n和流量Q成正比例关系；转速n的三次方和功率成正比例关系，也就是转速n和功率成三次方关系下降。若并非采用将阀门关小的方法，而采用降下电机的转速；则在转运等量的流量这一情况之下，原本在阀门所消耗的功率则能够全部避免；并能获取很好的节能效果；这则是水泵的调速节能的原理。
2.2 水泵变频调速控制系统的分析
目前，国内在水泵控制系统中使用变频调速技术，大部分是在开环状态下，即人为地根据工艺或外界条件的变化来改变变频器的频率值，以达到调速目的。系统主要由四部分组成：①控制对象；②变频调速器；③压力测量变送器（PT）；④调节器（PID）。
3 应用分析
某厂设计日供水能力20万m3，目前日处理水量12万m3/d。水厂常规水处理工艺分别为折板反应池+斜管沉淀池+V型滤池和立式微窝混合+小网格絮凝池+斜管沉淀池+V型濾池。水厂提升泵房目前共有水泵6台，3台离心泵3台潜水泵。1～3#为20SH-28离心泵，流量2016m3/h，扬程12.8m，电机功率115kW；4～6#为KRTK500-540潜水泵流量2200m3/h，扬程7m，电机功率67kW。
泵房水泵在实际运行中，存在3台离心泵偏离高效区运行的现象，且运行时间长达20a之久，设备老化，水泵效率下降。水厂技术人员使用BSC-3手持式泵效速测仪对1～3#水泵效率进行测试，测得水泵效率只有60%左右。日常运行基本采用4#、5#潜水泵，流量不够时增开6#潜水泵，其他作为备用泵。
3.1 节能改造方案
对于水泵变频调速原理以及水泵特性曲线的有效分析，水厂采用的方案是通过提升泵房的两台20sh-28离心泵进行改造，改造其中2#机组为变频运行机组，水泵流量1667m3/h，扬程7.6m。3#机组为软启动，水泵流量1260m3/h，扬程7m。改造完毕后，水厂有两套方案保证供水量。①正常情况下，运行一台变频泵一台潜水电泵，补充流量时再开启3#泵。②正常情况下，运行一台变频泵一台潜水电泵，补充流量时再开启5#或6#潜水电泵。
3.2 在节能改造后的运行效果
在完成2#、3#泵的改造工作之后进行试运行。机组搭配为运行2#离心泵和4、6#电潜泵，经过一段时间运行数据统计，提升泵房平均单方水电耗0.029kWh/m3。在满足水量要求的情况下，我们认为此种搭配形式不够经济。决定改变提升泵房机泵组合搭配形式，启用3#离心泵替代6#电潜泵运行。通过运行数据显示，水厂这种机泵组合方式更加经济合理，水泵机组能够保持长期高效运行，单方水电耗大幅下降，统计单方水电耗下降为0.021kWh/m3，节能降耗效果明显，经济效益十分可观。变频改造后提高了系统的自动化程度，减少了操作量，减轻了工人的劳动强度。改造后的系统由运行人员对各运行的水泵或构筑物运行情况进行实时监控和调整。根据提升泵房在线流量计瞬时流量值，在满足系统的压力前提下，及时调节变频器的输出频率来调节泵的转速，实现供水量的实时调节。
改造后系统的能耗降低。改造前只能通过调节水泵的出水阀门的开度调节供水量，改造后通过调节泵的转速调节供水量。泵的转速变化定会改变轴功率的需求实现节能的目的。因为电机为直接启动，启动电流等于（4～7）倍的额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且启动时产生的大电流和震动时对阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能，将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命，节省了设备的维护费用。
4 结 语
综上所述，变频调速技术用于水泵控制系统，具有调速性能好、节能效果显著、运行工艺安全可靠等优点。在大力提倡节约能源的今天，推广使用这种集现代先进电力电子技术和计算机技术于一体的高科技节能装置，对于提高劳动生产率、降低能耗具有重大的现实意义。可以说，变频调速技术是一项利国利民、有广泛应用前景的高新技术。
参考文献
[1]周海东.供水泵变频节能技术探讨[J].中华纸业，2011，04：72～75.
[2]曹剑琦.水泵变频节能技术在供热运行中的应用[J].科学之友，2011，05：21～22.
收稿日期：2018-7-23
关键词：水泵变频；节能技术；应用
中图分类号：TV675 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）24-0138-01
1 前 言
据相关资料显示，我国的泵类配套电机的耗电量在全国总耗电量中所占的比例在20%左右。但是，泵的实际运行效率确实十分的低下，有的水泵运行效率甚至连30%都达不到，而且，最不容忽视的就是现有的泵对能源造成的浪费确实十分巨大的。所以，在泵行业中采取有效的节能措施是十分有必要的。
2 变频水泵节能技术分析
2.1 水泵变频调速运行的节能原理
根据过去的流体力学便可以得出，在目前的水泵变频调速系统中，其主要的工作原理来源于H（压力）×Q（流量）=P（功率）；在这个公式之中，当转速N的二次方和压力H值之间成为正比的时候，转速N和流量Q之间也将成为正比状态，且转速N的三次方和功率P成正比。建设在目前的水泵工作中，其工作效率为定值，而流量调节逐渐开始下降，其转速也将跟着正比逐渐先将，进而出现的时候轴输出的功率由于受到正比关系的影响也是一种下降的趋势。
因此而言，在水泵电机转动的时候，其转速和所消耗的电功率成三次方比例的关系。即将流量采用阀门控制的时候，功率被损耗给浪费掉了；同时，随着不断的将阀门关小，这一损耗还会相应的增大。当采用转速进行控制的时候，因为转速n的二次方和扬程H成正比例关系，转速n和流量Q成正比例关系；转速n的三次方和功率成正比例关系，也就是转速n和功率成三次方关系下降。若并非采用将阀门关小的方法，而采用降下电机的转速；则在转运等量的流量这一情况之下，原本在阀门所消耗的功率则能够全部避免；并能获取很好的节能效果；这则是水泵的调速节能的原理。
2.2 水泵变频调速控制系统的分析
目前，国内在水泵控制系统中使用变频调速技术，大部分是在开环状态下，即人为地根据工艺或外界条件的变化来改变变频器的频率值，以达到调速目的。系统主要由四部分组成：①控制对象；②变频调速器；③压力测量变送器（PT）；④调节器（PID）。
3 应用分析
某厂设计日供水能力20万m3，目前日处理水量12万m3/d。水厂常规水处理工艺分别为折板反应池+斜管沉淀池+V型滤池和立式微窝混合+小网格絮凝池+斜管沉淀池+V型濾池。水厂提升泵房目前共有水泵6台，3台离心泵3台潜水泵。1～3#为20SH-28离心泵，流量2016m3/h，扬程12.8m，电机功率115kW；4～6#为KRTK500-540潜水泵流量2200m3/h，扬程7m，电机功率67kW。
泵房水泵在实际运行中，存在3台离心泵偏离高效区运行的现象，且运行时间长达20a之久，设备老化，水泵效率下降。水厂技术人员使用BSC-3手持式泵效速测仪对1～3#水泵效率进行测试，测得水泵效率只有60%左右。日常运行基本采用4#、5#潜水泵，流量不够时增开6#潜水泵，其他作为备用泵。
3.1 节能改造方案
对于水泵变频调速原理以及水泵特性曲线的有效分析，水厂采用的方案是通过提升泵房的两台20sh-28离心泵进行改造，改造其中2#机组为变频运行机组，水泵流量1667m3/h，扬程7.6m。3#机组为软启动，水泵流量1260m3/h，扬程7m。改造完毕后，水厂有两套方案保证供水量。①正常情况下，运行一台变频泵一台潜水电泵，补充流量时再开启3#泵。②正常情况下，运行一台变频泵一台潜水电泵，补充流量时再开启5#或6#潜水电泵。
3.2 在节能改造后的运行效果
在完成2#、3#泵的改造工作之后进行试运行。机组搭配为运行2#离心泵和4、6#电潜泵，经过一段时间运行数据统计，提升泵房平均单方水电耗0.029kWh/m3。在满足水量要求的情况下，我们认为此种搭配形式不够经济。决定改变提升泵房机泵组合搭配形式，启用3#离心泵替代6#电潜泵运行。通过运行数据显示，水厂这种机泵组合方式更加经济合理，水泵机组能够保持长期高效运行，单方水电耗大幅下降，统计单方水电耗下降为0.021kWh/m3，节能降耗效果明显，经济效益十分可观。变频改造后提高了系统的自动化程度，减少了操作量，减轻了工人的劳动强度。改造后的系统由运行人员对各运行的水泵或构筑物运行情况进行实时监控和调整。根据提升泵房在线流量计瞬时流量值，在满足系统的压力前提下，及时调节变频器的输出频率来调节泵的转速，实现供水量的实时调节。
改造后系统的能耗降低。改造前只能通过调节水泵的出水阀门的开度调节供水量，改造后通过调节泵的转速调节供水量。泵的转速变化定会改变轴功率的需求实现节能的目的。因为电机为直接启动，启动电流等于（4～7）倍的额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且启动时产生的大电流和震动时对阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能，将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命，节省了设备的维护费用。
4 结 语
综上所述，变频调速技术用于水泵控制系统，具有调速性能好、节能效果显著、运行工艺安全可靠等优点。在大力提倡节约能源的今天，推广使用这种集现代先进电力电子技术和计算机技术于一体的高科技节能装置，对于提高劳动生产率、降低能耗具有重大的现实意义。可以说，变频调速技术是一项利国利民、有广泛应用前景的高新技术。
参考文献
[1]周海东.供水泵变频节能技术探讨[J].中华纸业，2011，04：72～75.
[2]曹剑琦.水泵变频节能技术在供热运行中的应用[J].科学之友，2011，05：21～22.
收稿日期：2018-7-23