鸡西市供水有限公司 黑龙江鸡西 158100
摘要：水是生命之源，是万物生长之根本，是我国基础建设最重要的基础能源。随着技术的发展以及理论的完善，当前变频技术也得到极大转变，变频器应用也越来越广泛。在当前节能及质量要求不断提升的背景下，变频器的自动化及节能水平明显提升。
关键词：自来水厂；水泵变频器节能改造
引言
科学技术的快速发展使很多先进技术运用到各行业中，使其发展更为迅速。随着电子技术、电力以及电动控制理论的快速发展，变频器应用得到了很大转变，并且在省力化、自动化、提升产品质量、节能等方面都得到了很大的应用。
1自来水厂水泵变频节能原理
在大多数改建、新建的自动化水厂泵房中，都配备了变频器，在改善工艺的同时，进一步降低能耗。在这过程中，变频器控制方式与PLC、手动运行模式基本上一致，通过控制箱就能现场切换。在水厂泵房送水中，通过PLC自控系统以及PID调节，不仅能让变频器进行自动调速，还能保障恒压供水，即使在无人值守的泵房，也能进一步提高水厂生产效率与安全性。在变频器取水中，通过PID以及PLC调节，不仅能让变频器实现自动调速，还能让清水始终处于稳定的状态，在无人值守的泵房中，进行优质、高效的供水。在自动化水泵房控制设计中，通常由清水位控制送水泵房压力控制和变频器频率，通过改变送水泵房变频器工作状态，影响水压力，它清水池时间滞后影响尤为突出，同时还会絮凝池、平流池、滤池水流量对水位的影响也很大。因此，用清水池水位对水泵房机组节能的方法对节能改造没有太理想的效果。负载转矩和转速的平方以正比例关系呈现是水泵的主要特点，同时，轴功率和转速的立方额成正比例关系。Q：Qo=n：no，H：Ho=（n：no）2，P：Po=（n：no）3，其中no为额定基准转速，n是运行转速，Ho是no的扬程，Qo是no的流量，H是n的扬程，Po是no的功率，同时P也是n的功率。对于现实中的泵负载，有一个和高低差具有实际联系的扬程，在变频运行或者调速中必须特别注意。在实际工作中，运行点一般由管路对曲线进行阻挡，H到Q之间的交点对其也有重要作用。如：80%以上的运转点不会在C区域，而在D区域。同时，轴功率必须考虑相似的问题，也就是说工作点不能和立方曲线直接交叉。也就是说，在相同的转速下，扬程越大，流量降低的比例就会越大，当转速范围缩小到一定范围时，节能效果也会随之降低。在转速节能效果控制与阀门控制中，如果自来水厂流量从1.0转换成0.5，在阀门控制中，利用关小阀门让相关曲线的阻抗由R1变成R2，此时的工作点也会从原来的A点移动到B点；如果使用的是转速控制，在同一阻抗曲线中，R1就会从A点直接移动到B点。在P到Q轴功率特性曲线不变的情况下，100%的阀门转速就会直接从A点移动到B点；在转速控制中，它会在实际扬程的控制功率上，从A点运动到D点，和阀门控制结果相比，它能得到相当于BD一样的节电。如果使用的是变频调速，由于实际扬程相对较小，所以轴功率会越来越接近曲线立方关系，此时调速产生的节能效果就会更大。对于自来水厂的水泵，由于需要随时向供水系统补水，所以在不同的时段区 域以及不同的季节，用水量存在很大不同，需要补充的系统和流量压力也存在很大差异。传统的节能方法是，调节扬程压力与节水流量，不仅浪费资源，流程也相当麻烦，需要较高的成本，同时还会造成大量的机械损耗。
2自来水厂水泵变频器节能改造工艺
2.1基本工艺要求
1.满足节能要求,价格便宜;2.水泵能高可靠性地连续运转;3.能实现从工频到变频、从变频到工频之间的自动切换;4.当发生瞬时停电时,有自动再启动功能。
2.2水泵变频器集成工艺
以某自来水厂供水系统为例，在供水系统中总共配备了三台水泵，每台水泵容量均为75kW，其中，两台水泵用于平常的生产，一台水泵满足高峰期用水需求。系统功能的实现：三台水泵均要具备调速以及定速的功能，这样为主副机交换工作提供帮助，在实际运行过程中，变频器只能够控制一台水泵。所以，为了保证主副机转换的顺利进行，水泵可以采取相互联锁的形式来实现逻辑电力控制，这样在实际中就可以自由转换水泵，实现水泵的变频控制。自来水供水系统具体运作时，两台水泵采取工频供电的方式进行正常工作，一台水泵连接变频器，当水泵从变频控制转变为工频控制，要保证电机维持5s的定速运行，之后接触器方可合闸，这样主要避免过电压对电机造成影响。为了满足实际生产需求，电机控制、保护以及检测单元通常集中在某一个控制柜当中。
2.3在水泵并联系统中对变频调速泵的应用
在水泵并联系统中应用变频调速泵，是多个水泵相互并联形成的泵系统。加强对这些水泵的变频调节，也可以达到一定的流量控制。但是，由于变频器在市场上具有较高成本，如果在控制泵的时候应用的变频器为一对一方式就达不到一定的经济性，所以，需要对水泵进行改造，实现变频调速泵，保证能够在水泵系统内实现，但这种变频调速泵只能改变一个，其他的不进行变频，确保其处于原有的工作状态，这样在相互并联系统中才会获得有效的节能效果。在并联系统中连接水泵并进行工作的时候，需要先启动变频调速泵，随着流量的不断增加，直接停止到限额流量。如果发现变频调速泵获得系统发来的反馈，期间会降低速度，保证系统的流量能够降低到符合的要求。
2.4变频器接线
在变频器接线中，电机转向和电源相序连接没有直接关系，一般根据电机连接的方式达到电机转向。在这过程中，需要注意的是：电机端和电源端绝对不能反接，否则就会损坏变频器。对于电源开关、KM1接触器、QF容量则根据自来水厂水泵变频器具体要求选择。通过在变频器上安装功率表、电压表、功率因素表、电流表等模拟类电表，对电机进行细致的监控；对于CM、FWD、C1V1等继电器连接，通常使用灵敏度很高的微型双触点继电器。在频率设置中，可以根据流量、压力对其进行手动切换，为了转换功率因素，必须安装DK线圈，设置报警电路，一旦出现故障，通过声光就能达到报警效果。
2.5自来水厂水泵变频器的节能效果
自来水厂安装水泵变频器能够使水泵电机的工作电流从110A下降到60-90A，这样使得电机升温并不明显，降低电机的损耗以及维修成本，延长电机的使用寿命。利用水泵变频器能够消除电机因为过载运作或单相运行而造成的电机烧坏，这样可以保证自来水厂的安全生产及运作。以自来水厂一台功率为75kW的电机年运行节能为例，使用水泵变频器后一年能够节约247000kW•h的电费，每年可以节约15万元的电费，按照这一节能效果，两年之内就可以将前期用于增加变频器的成本回收。同时，值得一提的是，水泵变频器常常集供水控制及管理于一体，这样对提高自来水厂的生产效率有重要帮助。
结语
综上所述，在自来水厂的实际生产中，应用水泵变频器能够收获良好的节能效果，同时，对自来水厂的安全生产也有重要的意义。因此，实际的工作中，应该充分结合自来水厂的实际要求，从变频节能方向出发进一步优化水泵的技能效果，在保证水压稳定的同时，使得水厂实现节能降耗，保证自来水厂的安全生产，进而促进自来水厂的可持续发展。
参考文献：
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