供水泵站节能运行方式的研究
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供水系统中水泵的节能控制摘要:针对自来水厂供水生产过程中水泵控制和运行方式中出现的一些问题进行了讨论,研究了闭环变频调速系统在供水行业中的适用性和经济性,以实现自动操作的节能生产模式。
关键词:PLC;变频器;流量;闭环变频调节1 引言我国城市化水平越来越高,给城市供水行业带来了很大的压力。
原有的供水系统、技术设备及运行模式难以保证城市供水管网的安全,也无法满足人们对供水流量的需求,而水厂本身的发展也需要实现供水的自动化、无人化,以达到节能降耗、高效可靠的要求。
因为管网系统的流量和压力是根据用水量的变化而变化的,如果水泵机组恒速运行,则系统供水压力随供水流量而变化,流量减少时供水压力增大,反之供水压力减少。
这种状况与供水要求正好相反,流量和压力的这种关系是导致系统能源浪费和爆管的重要原因。
另外,随着各城市高层建筑的增多,市政管网出现压力不足的情况,对于较高的建筑必须采取局部的加压供水方式——无塔供水。
解决这些问题的技术关键是如何做好泵组的闭环变频控制。
2 现行水泵控制存在的问题目前,大多数水厂均采用一台变频调速水泵和几台工频恒速水泵并联运行的水泵系统。
由调度人员根据城市管网各分布测压点的数据,通知水厂人工将变频器输出频率调整到一定水平或切换工频泵组数量。
这种控制方式存在着以下问题:(1)由于季节、天气和生产需求的变化,用水量的需求波动较大(水压过低则不能满足要求,水压过高则造成能源浪费);(2)供水压力变化范围大;(3)由于用水量的大幅波动,操作人员要随时根据需要开、停泵组,人工优化组合开机数量;泵组起停频繁造成水压波动较大,对电动机、管网的使用寿命均有较大影响;[b][align=center]详细内容请点击:供水系统中水泵的节能控制[/align][/b]。
城市供水加压泵站节能降耗的探索摘要:随着我国经济的发展和社会的进步,不管是生活还是生产都需要大量的水。
当前城市供水加压泵站设计、运行管理等方面存在不合理现象,致使加压泵站的效率偏低,这不仅浪费了能源,而且还增加了供水企业的负担。
本文分析了城市供水加压泵站节能降耗现状,并探讨了相应的节能降耗措施。
关键词:城市供水;加压泵站;节能降耗一、城市供水加压泵站节能降耗现状我国一些区域加压站都是九十年代兴建的城市二次供水加压泵站,目的是解决这些区段用水户水压不足的问题。
至目前为止,区域的加压站已运行多年,由于历史的原因,这些泵站在设计、安装、使用、管理和运行成本上都存在一些缺陷。
这些区域加压泵站一般的运行模式如下:市政供水管网→蓄水池→水泵→小区加压供水管网→用户。
这种运行模式普遍存在以下缺点:(1)城市供水管进入水池,使原有的供水压力0.1~0.25MPa变为零,再由水泵重新加压,浪费管网水原有的水压能量,水泵电耗较大。
(2)由于泵站和水池都建在居住密集区,自来水进入水池过程中,瞬间内造成管网压力偏低,水池内的水质存在二次污染的可能,不符合饮用标准。
且水池长期缺乏清洗和维护,卫生条件较差,容易滋生细菌。
(3)水池进水浮球控制阀容易失灵,水池出现溢流、渗漏现象造成水损较大。
(4)由于历史的原因,这些区域加压站也多次进行改造变频器供水,但控制效果较差,故障率较高,造成运行能耗较大。
(5)加压站设置的立式多级泵运行多年后,机械密封磨损严重,难于适应日益增多用水量的要求。
从上述现状来看,对于城市供水加压泵站节能降耗可以从优化新建泵站与改造加压泵站两方面着手。
二、城市供水加压泵站节能降耗的措施(一)水泵选型上的节能水泵的设计选型切忌不能通过估算,而要通过细致的计算,这是节能的重要措施。
主要以泵站的供水扬程和流量为依据,因此合理准确确定输水扬程、流量,使之既满足用户的水量要求,又以最小的扬送高度送达。
同时在水泵选型时,应全面考虑泵站内水泵机组优化组合,水泵应大小搭配,合理组合。
二次供水系统水力模拟与节能降耗研究二次供水系统水力模拟与节能降耗研究引言随着城市化进程的加快,人们对水资源的需求也日益增加。
二次供水系统作为城市供水系统的重要组成部分,承担着向居民和企事业单位供应清洁、安全的生活用水的重要任务。
然而,二次供水系统存在着能源浪费、水资源浪费等问题。
因此,研究二次供水系统的水力模拟与节能降耗具有重要意义。
一、二次供水系统的基本原理二次供水系统是指将一次供水系统(即清水或净水管网)与用户之间的供水管网相连接的系统。
其主要包括二次供水泵站、中继泵站、储水池、供水管网等组成部分。
二次供水系统通过二次供水泵站将一次供水系统的清水提升至二次供水压力,然后通过供水管网将水源输送到用户处。
二、二次供水系统的水力模拟方法水力模拟是指利用数学模型对二次供水系统的水力特性进行模拟和分析。
常用的水力模拟方法主要包括基于传统分析法和基于计算机仿真的数值模拟法。
基于传统分析法的水力模拟主要通过网格法、经验公式等方式对二次供水系统进行模型简化和参数计算。
这种方法主要适用于管道系统简单、拓扑结构规则的情况,但在复杂的管道系统中存在一定的精度限制。
基于计算机仿真的数值模拟法则通过在计算机上对二次供水系统的各个组成部分进行建模,运用相应的数值计算方法来模拟系统的水力特性。
这种方法可以更全面、更精确地分析二次供水系统的水流、压力、流量等各项指标,为节能降耗提供了更强的理论支持。
三、二次供水系统的节能降耗策略1. 泵站优化运行策略合理的泵站运行策略可以有效降低二次供水系统的能耗。
例如,采用变频调速技术对泵站进行控制,根据实际需求调节泵站的出水量,避免过度供水,降低能耗。
2. 管网优化设计二次供水系统的供水管网设计应尽量合理,避免长距离、细直径的管道,减少管网的阻力损失,降低泵站功耗。
此外,合理设置供水支路,避免供水管网的死角和短路,充分利用水力能量,提高供水效率。
3. 智能控制系统的应用通过引入智能控制系统,如SCADA系统,实时监测和控制二次供水系统的运行状态,根据实际需求进行动态调整,避免过度供水和泵站的无效运行,提高能源利用效率。
水利泵站节能优化设计研究摘要:在水利工程中,泵站占据着重要地位,能够为城市居民生活和工农业生产提供所需的水资源,能够发挥调水、排水作用,避免雨水汛期出现洪涝灾害,保障人们的生命安全和财产安全,也能切实保障国家水安全。
泵站的安全平稳运行直接关系着水利工程以及相关部门乃至整个国民经济的经济效益和社会效益,其价值是不可低估的。
不过在长时间运行中,多数的泵站都逐渐显现出老化的情况,使其在实际工作中,效率变得非常低,而且安全也不能得到有效保证。
为了将这些问题有效解决,需要根据不同的泵站问题,提出相应的解决策略,加强泵站的安全运行管理,从而有效提高泵站的使用效率,为水利工程的长远发展带来积极影响。
关键词:水利;泵站;节能引言水利泵站是重要的水利基础设施,随着水利工程建设水平的不断提升,水利泵站的功能要求越来越复杂化、多元化。
通过建立水利泵站,对出水闸门井进行分建与合建,使之能够在降雨量较少季节,能够达到吸水目的,又能够在降雨量较多的季节不被洪水淹没。
同时,随着我国能源资源的紧张程度不断加剧,各行各业都在加紧进行节能技术的优化,水利泵站在电气施工环节,也需要进行节能优化,降低能源损耗率。
1泵站的概述水利工程泵站在提高我国社会经济效益方面发挥了巨大的作用。
泵站作用的价值是无法用金钱衡量的。
尽管强度不足的抽水设备已进入淘汰阶段,但由于资金等原因,抽水设备的不合格仍然影响着排水泵站的正常运行。
目前,泵站施工过程中,由于各种因素的影响,在施工过程中还存在许多问题,需要根据实际要求和施工材料进行合理选择。
因此,在泵站建设中必须充分实施相应的施工管理工作,通过全面的施工管理,确保泵站建设各施工环境能够达到相应的质量标准。
为确保各项管理工作的顺利开展,在开展工程质量管理工作之前,要根据实际情况明确规划和管理目标,结合实际情况合理选择施工管理方案。
在这一过程中,要做好弹簧施工的跟踪记录和实施工作,在此过程中能够满足一定的合理性和科学性要求。
水泵供水系统中的节能运行优化方法节能是当前社会发展的重要课题之一,水泵供水系统在城市和农村中广泛应用,具有巨大的节能潜力。
本文将介绍水泵供水系统中的节能运行优化方法,包括调整水泵运行方式、优化水泵选型和设计、改进水泵控制系统等。
首先,在水泵供水系统中,合理的水泵运行方式是实现节能的关键。
通常,供水系统采用定频运行方式,即水泵全天以恒定的速度运行。
然而,定频运行无法根据实际需求调整水泵的出水流量,造成了能源的浪费。
为了优化节能,可采用变频控制技术。
变频控制技术可以根据实际用水需求调整水泵的运行速度,实现出水流量的调节,减少能源消耗。
此外,根据水压变化的实际情况,合理设置水泵的运行时间和停机时间,避免长时间的低负载运行,降低能源浪费。
其次,优化水泵的选型和设计也是节能运行的重要手段。
在选型上,应该根据实际使用需求选择合适的水泵类型和型号。
一般来说,大功率的水泵在低负载时能效较低,因此应当避免过大的冗余功率。
此外,可选择具有高效率的水泵来替代老旧设备,以提高能源利用效率。
在设计方面,合理的水泵布置和设计能够减少压力损失和阻力,降低水泵的能耗。
需要注意的是,应遵循最佳操作点的原则,即在最高效率点工作,以减少无效能耗的发生。
另外,水泵控制系统的改进也是实现节能运行的重要手段之一。
传统的控制方法主要是基于压力或流量的反馈控制,效果有限。
根据现代技术的发展,采用先进的智能控制系统可以实现更精确的控制和节能效果。
例如,可以采用模糊控制、PID控制或模型预测控制等,根据实时数据进行水泵运行状态的智能分析和优化,实现节能运行。
同时,可安装传感器来监测水泵系统和水源的状态,实时调整水泵的工作参数,提高供水系统的整体效率。
此外,还可以考虑将水泵与其他能源设备的联动运行,实现能源的互补利用。
例如,可以将水泵系统与太阳能光伏发电系统相结合,利用太阳能为水泵供电,减少对传统能源的依赖。
此外,还可以将余热回收利用,将水泵系统与水源热泵或余热回收装置相结合,利用废热为其他用途提供能源,达到节能的目的。
城市供水加压泵站节能降耗的探索与实践以城市供水加压泵站节能降耗的探索与实践为标题随着城市人口的不断增长和工业化进程的加快,城市供水系统的压力要求也越来越高,传统的供水系统已经无法满足需求。
为了解决这个问题,城市供水加压泵站应运而生。
然而,由于加压泵站的能耗较高,不仅增加了供水成本,还对环境造成了一定的负担。
因此,如何在保证供水质量的前提下,实现加压泵站的节能降耗成为了一个亟待解决的问题。
在探索和实践中,我们发现了一些有效的方法来降低城市供水加压泵站的能耗。
优化供水系统的设计是关键。
合理的管网布局和泵站设置可以降低能耗。
通过合理规划管网,减少管道的长度和弯头,可以降低水的阻力,减小泵站的扬程,从而减少能耗。
此外,在泵站的设置上,可以采用多级泵组合的方式,根据不同的用水需求选择合适的泵进行供水,避免单一泵长时间运行,提高泵的运行效率。
采用先进的泵技术也是节能降耗的重要手段。
传统的离心泵在运行过程中存在一定的能量损失,而采用变频调速技术的离心泵可以根据实际需求调整泵的转速,达到节能的目的。
此外,还可以采用高效节能的水泵,如无泵泵站、水力喷射泵等,通过改进泵的结构和材料,提高泵的效率,减少能耗。
科学管理和运维也是节能降耗的重要环节。
定期对加压泵站进行检修和维护,保持泵的良好状态,减少泵的泄漏和故障,可以提高泵的运行效率,降低能耗。
此外,建立完善的运行管理制度,合理调度泵的运行时间和运行状态,避免泵站的过度运行,进一步降低能耗。
加强科技创新也是实现节能降耗的重要途径。
通过引进先进的控制技术和自动化系统,实现对供水系统的智能化管理,提高运行效率,减少能耗。
同时,加强科研力量,开展相关技术的研究和开发,不断推动泵技术的创新和进步,为城市供水加压泵站的节能降耗提供更多的解决方案。
城市供水加压泵站的节能降耗是一个重要的课题,需要从多个方面进行探索与实践。
优化供水系统的设计、采用先进的泵技术、科学管理和运维以及加强科技创新都可以有效降低能耗,提高供水系统的运行效率。
浅谈泵站工程节能设计与优化运行为深入贯彻科学发展观,落实节约资源基本国策,唤醒泵站工程设计人员节能设计理念和管理人员优化运行意识,本文分析了泵站工程节能的必要性,结合相关工作经验,就泵站工程节能设计和优化运行方面进行探讨,阐述了泵站工程的节能理念和方法。
标签:泵站工程节能设计优化运行2011年1月29日发布的《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》,是新世纪以来中央关注“三农”的第八个“一号文件”,也是新中国成立62年来中央文件首次对水利工作进行全面部署。
随着大批泵站工程投入建设,如何在这些工程中贯彻“中华人民共和国节约能源法”和中央关于建立节约型社会的精神,达到节能的要求,是泵站工程设计者和管理人员迫切需要解决的工程课题。
1 泵站工程节能的必要性节约资源是我国的一项长期基本国策,节能是解决我国能源问题的根本途径。
近年来,我国江河流域正进行规模空前的规划、治理和开发,每年都有大批的水利水电工程开工兴建。
泵站是水利工程中的用电大户,我国现有机电井和泵站总装机容量约18135万千瓦,如果泵站运行效率平均提高一个百分点,就意味着每运行一小时节约电能约180万千瓦时,按照国家发改委现行的火电厂平均每千瓦时供电煤耗标准,相当于节约600吨标准煤,减少产生二氧化碳157.2吨、二氧化硫5.1吨、氮氧化物4.44吨,泵站工程节能的重要性和紧迫性可见一斑。
对泵站工程来说,节能意味着建设和运行成本的降低、经济效益的提高,尤其是公益效益为主的泵站工程,规模、数量庞大,其必要性和经济性是不言而喻的。
2 泵站工程节能设计泵站工程主要作用是防洪、除涝、灌溉等,实现以上功能的主要途径在不同内外河水位时存在不同的运行方式,一般分为自排和强排二种。
自排是利用工程前后形成的水位差自流排水,不需要任何动力;强排是启动水泵,强行将水抽调,强排需要大量的动力和能源消耗。
泵站工程节能设计是主体工程设计的组成部分,应遵循国家的基本建设方针和技术经济政策,结合工程灌排需求和实际条件,综合流域规划和运行成本,做出最优设计方案。
对水利泵站水泵节能技术的研究摘要:在新时代背景下,我国社会主义市场经济正处于高速发展阶段,水利工程中提水泵站的安全运行管理问题越来越被国家所重视,并对水利工程建设的投资力度进一步加大。
水利泵站设备由不同部件组成,任何一个部件出现性能故障,会直接影响水利工程运行成效。
但就目前来看,水泵在应用过程中普遍存在能耗较高问题,基于此,先对水泵系统现状及水泵节能技术的基本原理进行分析,随之寻找当前水泵设计中存在的一系列问题,并对节能技术实施的有效途径进行总结,以期为今后的相关研究与应用提供重要参考与依据。
关键词:水利泵站;水泵;节能引言水泵是供水系统中使用频率最高,且最为重要的一种机电设备。
但就目前的使用现状来看,水泵在设备条件以及相关配套技术等因素的限制下,大多存在能耗较高、效率低下等问题,不仅造成了资源浪费,且不利于国家倡导的绿色环保发展趋势。
虽然有些单位积极更换节能型水泵,但却受选型匹配、运行方式等方面的制约,从而对节能效益的充分发挥产生了负面影响。
所以在水泵的应用过程中,加大力度对节能技术进行研究和推广非常必要。
1水利工程中提水泵站的概述提水泵站这一公共管理设施在水利工程中占据着非常重要的地位,不仅要实施防洪、防涝以及农业灌溉等工作任务,而且在水资源的利用与调度上发挥着十分重要的作用,可以为人们正常的生产生活提供水资源。
我国的水利工程相对较多,而且在每个水利工程中提水泵站的主导性作用都非常明显。
不过提水泵站在长时间的运行过程中,并没有得到及时的维护,人们只将目光放在了短期的经济效益中,而忽略了提水泵站的长期维护与管理。
提水泵站在水利工程中的有效运用能够促进经济效益的提高,也能促进社会效益的提高,其作用价值是无法用金钱来衡量的。
与此同时,如果提水泵站在长时间的运行过程中,不能及时进行检查与维护,或者没有到位的管理力度,那么大多数设备故障问题都会逐渐的展露出来,并已经无限接近淘汰期限。
不过由于资金紧缺等原因,使得设备难以及时的更新,即使不达标也要进行使用,这对提水泵站的功能会带来极大不良影响,严重的情况下甚至会导致安全事故的发生。
当代水厂泵站技术节能现状研究【摘要】对水厂泵站进行改造对于降低能耗,提高资源利用率具有重要意义,本文从当代水厂泵站的现状出发,分析在使用过程中出现的系列问题,针对性的提出水厂泵站技术节能的技术,为实施节能控制提供策略。
【关键词】水厂泵站节能随着水厂的逐渐繁荣和发展,目前水厂泵站技术也正在完善,节能方面的技术也得到了提升,但从目前水厂泵站技术节能的现状来看,主要存在以下问题:(1)节能不明显:从当前水厂泵站的使用现状来看,在满足用户基本需求及供水压力的情况下,开并联泵组的时候,一般来说水泵节电的可能性很小,甚至不会节电。
当只使用一台调速泵时,节电的可能性也很少或是不节电,因此总体上来看,水厂泵站运行过程中节能效果不明显。
(2)无法保持最低单位的电耗值:当工况点、管网参数等情况发生变化后,在泵站系统满足基本工况的条件下,调速系统时常会出现运行不稳定的现象,从而造成了节能效果不能保持最低的单位电耗值。
1 泵站节能技术现状在泵站系统的工艺参数、设备参数等确定的情况下,通过利用最小二乘法理论找出H-Q之间的函数关系,运用并联泵特性曲线拟合法,从中设计出一个最能减少能耗的运行方式和调速方式。
优化泵组合方案不能够使得每台水泵都实现最优,是水泵优化组合的整体效果。
从目前水厂泵站的技术现状来看,对泵站的参数进行控制,其目的在于满足基本的生产工艺要求和尽可能减少能量的浪费。
就目前的应用现状来看,主要采用的方法是:(1)调节水泵的转速,主要通过调速装置来实现,从而满足基本的工艺生产要求;(2)通过大小泵的搭配,实现不同工况下对水泵的不同程度需求;(3)通过控制阀门来调整泵站的节能;(4)采用调节水泵叶一片角度的调整方式对水泵进行调节;(5)采用回流或泻放的方式对水泵进行条件。
就上述方法来看,虽然这些方法都可以实现在满足基本工作条件下对水泵耗能进行调节,但是不同的控制方式,所带来的控制效果也存在较大的差异,有的耗电多,有的耗电少,因此在要实现水泵最优的水泵节能现状,就需要对水厂泵站的电耗因素进行定量研究。
供水加压泵站节能探讨近年来,随着经济的发展,资源的日益消耗,人们的节能意识和观念也在不断的提高。
只有很好的进行节能改造,才能促进社会的可持续发展,促进人与自然的和谐相处。
目前,供水泵站存在着许多问题和不合理的现象,能源浪费严重。
对于供水加压泵站的节能,笔者根据自己多年来在工程设计,工程管理和技术管理方面的经验和研究,阐述了供水泵站运行中的节能原理,并且针对这些问题提出了较为合理具体的改造方法。
标签:供水加压泵站;节能措施;节能原理1 前言加压泵站是企业中的一个耗能大户,降低加压泵站的耗电量能够提高企业经济效率。
近年来供水企业为了提高经济效益,响应国家节能环保的号召,已经在降低加压泵站能耗、提高加压泵站工作效率上面取得了一定的成果。
然而许多泵站的设计规划以及管理运行方面还是存在着许多问题,导致加压泵站能耗大不经济的情况依然严重,在浪费能源的同时降低了供水企业的经济效益。
2 供水加压泵站的节能运行现状在一些偏远地区加压泵站存在着建设标准低,规划设计不合理的问题,并且这些加压泵站没有做好维修改造工作,许多老式的,应当淘汰的设备依然在使用。
许多老式的水泵与电机不能够同步工作,二者不配套的情况降低了电机的工作效率,电耗量巨大,这些问题在这些地区的供水企业中普遍存在。
还有的供水泵站采用老式的工频泵来供水,这种凭借阀门开启度来调节供水的方式已经不适应时代的发展,不适应节能的需要。
例如某住户区供水泵站泵出水压力为0.78MPa,但是泵站供水管网所需压力是0.60MPa,为了防止损坏用户用水器具泵站人员采用了加大出水流量以降低出水压力的方法来控制用户的水压。
以此来将泵站的出口压力调解为0.60MPa,但是这样就造成了能量的浪费。
工程设计方案当中,为了顺利完成建设,水泵型号的选定标准是依据最不利的工况。
这样的选定标准使得在实际运行的时候,由于用水量随机变化的缘故,最大的设计流量都远高于实际流量,从而造成不必要的电耗。
水能经济供水泵站节能运行方式的研究孔淑芹 路文梅 苏永军 刘风华 易宝龙【摘要】文中以引大入港输水工程的供水泵站变频改造运行为例,阐述了泵站采用变频调速控制运行的优点和效果,并对泵站在不同的运行方式下的实际数据进行分析,提出了该泵站的最佳运行方案,同时对泵站的设计运行提出了建议。
【关键词】变频调速;泵站;控制系统;节能河北水利电力学院 河北沧州 061001前言对于大多数采用供水企业来说,传统供水机泵存在日常运行、维护费用高,单位供水的能耗偏大的问题,寻求供水与能耗之间的最佳性价比,是供水企业一直探究的问题。
变频调速控制技术是一项集现代化先进电力电子技术和计算机技术及控制技术于一体的高效节能技术,近年来,国内许多泵站水厂采取了变频调速的节能降耗措,收到了良好的节能效果。
文中介绍了引大入港(引大浪淀的水到黄骅港)输水工程的基本情况,阐述了采用变频控制运行方式的优点和效果,并对供水泵站在不同的变频控制运行方式下进行试验,探究变频控制运行的最佳方案,同时对泵站设计及运行提出建议。
该项研究对其他泵站的设计运行具有一定的参考价值。
1、引大入港供水泵站的基本情况引大入港输水工程主要包括:供水泵站、油田站、黄骅站、港口泵站等。
引大入港各泵站设计投运年限不同,机组的控制运行方式不同。
其中供水泵站在2004年设计投运,有6台卧式离心水泵电动机组,电机功率185kW,正常情况下,系统设计运行方式为运行4台机组,2台备用。
泵站在设计时装机一般由最不利条件下、最大时流量和所需相应扬程决定,并考虑今后一定时期的发展。
但是实际运行时会有多种工况,泵站供水对象用水量不均匀,泵站每天只有很短时间能达到最大流量,大多数时间都处在小流量下工作。
水泵大多数时间在设计效率以下运行,导致电动机与水泵之间常是在低效区运行。
流量变化影响管网水头损失变化,在几何扬程很小的情况下,送水泵站出口所需压力随流量变化更显著。
引大入港输水工程的供水泵站在最初设计时没有采用变频调速控制,为适应流量的变化,泵站运行中采取人工调节出口阀门控制流量。
该种控制方式,难以精确控制流量,系统效率低;当流量降低、阀位开度减小时,阀门前后压差增加,阻力增大,能耗增加;阀门长期处于40%~70%开度运行,加速阀体自身磨损,导致阀门控制特性变差;阀门调节不当时还会增加管网水锤压力,降低了工作安全特性;过高的管网压力威胁设备的密封性能,造成管网、阀门泄漏;水泵及阀门系统的使用寿命变短,日常维护量大,维修成本较高。
2、供水泵站变频调速运行的优点和效果为解决传统控制运行方式带来的问题,对引大入港输水工程的供水泵站进行了变频控制改造,运行方式是4台运行,2台备用,采用6台变频器一对一控制方式。
变频调速技术其实质就是通过在相应的管网压力传感信号输入的状态下 ,通过自动调节变频器的输出频率 ,达到改变泵站水泵电机转速以及供水量的目的 ,进而在满足对于水压以及用水量要求的前提下 ,降低单位供水量的能耗。
通过几年的运行泵站变频恒压供水的技术优势和效果较为显著,主要表现在以下几方面。
有效地节约泵站机组设备运行的能耗。
根据泵与风机学的相似定律,水泵系统采用变频调节时,直接通过改变水泵电机频率改变电动机转速,以满足不同运行工况的需求,通过变频调速控制,水泵的工作状态是随着用户用水量以及用水压力的变化自动的调节转速 ,水泵也是一直处于变频的工作状态。
变频系统运行时,泵站出口压力维持不变。
给定出口压力为Hg 时,当流量 Q 变动时,因转速变化导致扬程流量特性H1~Q 上下移动,泵工作点在 H=Hg 线上作水平移动。
通过特性曲线可以清楚地看出水泵消耗轴功率的变化,即采用变频调速保证压力恒定与流量需求。
此时电机消耗的能量随电机转速立方的关系下降,设备运转期间的电能消耗也随之降低,变频调速节电效果非常显著。
因而相比传统的恒速水泵而言,降低泵站运行时的耗电量。
根据水泵相似类关系式,P/P0=( N/N0)3计算, 式中为 P0额定转速 N0时的功率; P 为转速 N 时的功率。
以一台水泵使用的 185 k W 电机为例,假设机组24 h 连续运行, 并且每天运行在90%负荷( 频率按 40 Hz 计算, 阀门调节时功耗按98%计算), 全年运行时间 300 天,则采用工频运行阀门调节时每年的耗电量为:W1=185×98%×24×300=1 305 360 kW·h 变频调速运行时每年的耗电量为:W2=185×( 40/50)3×24×300=681 984 kW·h 变频调速运行较传统运行方式减少电能消耗:W=W1- W2=1 305 360 -681 984=623 376 kW·h每 1kWh 电按 0.5元计算, 则采用变频调速每年可节电费311 688元。
引大入港输水工程所有泵站采用变频控制方式后,每年节省了大量的电费。
水能经济2)泵站采取变频调速控制提高了泵站的运行效率。
通过变频调速系统,在用水量或者是水压发生变化的情况下,通过计算机对这些变化进行自动的检测,并按照检测信息调整泵站水泵机组的工作状况,进而确保泵站水泵处于高效的运行状态。
3)变频调速控制系统减小了对供水设备的损坏,降低了维修费用。
由于变频调速属于无级调速方式,能够实现水泵的软启动,机泵的启动电流及启动能耗大幅降低,从而避免了起动时对电网的冲击,并且能提高功率因数, 减小电源设备容量。
泵站水泵启停的自动化控制,无需值班人员进行人工的操作,不仅可以避免操作失误问题的发生,而且由于变频器的启停较为平稳 ,避免对于管网造成冲击及运行磨损,此外由于采取变频调速控制管理,能够避免水泵在切换时出现的震荡现象,对于延长泵站机组设备使用寿命。
采用变频调速控制系统后降低了设备的运行维护费用。
4)简化了操作,数据读取更方便。
通过对泵站进行变频技术改造之后,对于泵站运行过程中的各种参数例如泵站电机的运行频率、电流、电压、变频器输入以及输出端的电压电流、泵站管网水压、流量等一系列的参数,都可以通过数字化的显示屏直观的了解,方便了对于泵站供水系统运行的观察和控制。
3、不同运行方式下运行数据及分析引大入港输水工程的供水泵站,设计装机6台,运行方式是4台运行,2台备用,采用6台变频器,一对一控制方式。
为了能充分发挥变频装置的作用又能最大程度的降低能耗,结合泵站的实际情况进行了不同运行方式的试验,目的是找出该泵站节能运行的最佳的运行方式。
不同运行方式下的试验。
为了对比不同运行方式下的试验数据,在每天相同时段,供水流量、水压基本不变的情况下进行试验。
运行方式包括:4台泵变频运行,2台泵备用;5台泵变频运行,1台泵备用;6台泵变频运行。
试验数据列于表1中。
从表1中可见,在管网压力相同,流量基本相同的情况下3种运行方式中,采用6台泵变频运行时节能效果最明显,运行费用最低。
假设年均运行时间按300 天,电价 0.5 元/k Wh 计算,日平均日供水量 68400t,年可节约电费近17.9万元,平均日供水量,采用相同的运表1 不同运行方式下的试验数据运行方案运行时间/h流量/m 3.h-1管网压力/Mpa 黄骅水位/m 水库水位/m 电机频率/Hz 耗电量/kW.h 单位电耗/(kWh/m 3)4台泵运行128500.22 3.4510373440.12075台泵运行128500.22 3.2310333100.10886台泵运行128460.223.3710.0130.72940.1033行方式时,随着用水量的增加耗电量在增加。
从近两年的运行情况看,该供水泵站在通常的供水流量下,6台机组全部变频运行的方式耗电量最低;6台机组运行设备的维修概率反而比原设计4台机组运行方式时要少。
可见,该泵站采用6台机组全部调频运行节能效果最好。
4、对泵站设计及运行的建议1)设计时合理选择机泵设备,提高泵机组效率。
可采用考虑泵站年运行时间扬程密度与包络线法相结合的方法、等扬程加大流量法进行水泵机组选型,可以节省泵站运行费用。
应及时更换淘汰设备,降低运行维护成本。
2)设计时要考虑变频设备利用率最大化与远期变频应用。
对单台变频器控制单台电机、单台变频器控制多台电机、变频运行和工频运行相结合等运行方案进行技术经济比较,提出较优化的方案。
从经济角度考虑,变频器拖的电机较多,控制系统就会越复杂,成本也会较高一些。
从国内目前成熟的变频器上考虑,采用1拖2方式的低压变频器成本较低,技术也较成熟。
3)运行单位要根据泵站的实际情况,积极通过现场试验确定在一定供水条件下的条件下的最佳运行方式,既能充分发挥变频装置的作用又能最大程度的降级能耗。
参考文献:[1]李瑞明,许建中,李娜.泵站节能技术的研究与推广应用。
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2011.[2]冯晓莉,仇宝云.大型泵站系统运行优化模型与节能效果比较。
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2012.12.[3]卢玉明。
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SILICON VALLEY。
2014年第一期。
作者简介:孔淑芹,河北晋州人,1963.07出生 河北水利电力学院正高级工程师,长期从事水工设计及运行。
基金项目: 河北省水利厅科研科研与推广计划课题”变频技术在供水泵站中节能技术应用研究”,课题编号:201468 。