水泵調速技術的應用

桂建輝

【摘 要】水資源對城市發展以及人類發展起著決定性的作用。人類離不開水源，城市的發展也離不開水資源。對城市進行規劃的同時要系統的規劃水域條件，制定總體的規劃方案，有效的控制取水排污以及再生水源，保障人們有足夠的生活用水以及工業用水，促進城市的發展。水泵調速技術對一個城市的供水系統來說是非常重要的組成部分，這對于保證城市的發展具有重要意義。為響應可持續發展的相關要求，對水泵調速技術的應用要符合多方面要求，本文將針對一些水泵調速的技術施工和質量控制進行評價分析和探討。

【關鍵詞】水泵；調速；技術；應用

在城市的供水系統當中，為了能夠保證用戶的日常飲用用水和生活用水，通常會采用到母管的恒定壓力來供水的運行的方式。城市的供水會隨晝夜以及季節變化或是供水量變化而改變，所以為了能夠保證母管的壓力得到穩定，以此來滿足供水的需要，人們常會采用開停的水泵以及調節泵的出口閥門的開度來控制。然而這樣的方法在勞動強度上很大，而且十分浪費電能。如果能夠把所有節流的情況下所運行的相關水泵，改成調速的調節流量運行，就可以產生比較顯著的節能效果，達到節能的目的。

1.水泵調速技術方式

下表中就是幾種主要的水泵調速技術的方式比較：

1.1機械調速

日常生活作業中最為常用的就是在電機與水泵之間加裝上液體黏性的調速離合器或是調速型的液力偶合器。機械的調速常常用于水泵供水的調速運行，具有過載保護性好、傳動的效率高、成本低、控制的反應快、易維護且體積小等一系列的優點，而且并不受到電機轉速和電壓等級之類的參數的限制。所以我國在目前的高電壓或大功率的各種交流電機的調速的裝置設施上均采用了液力的耦合器或是液黏的調速離合器。液黏的調速離合器與調速型的液力耦合器在應用上有很多相似的特點，但是也存在差異。對于液力的耦合器而言，相對于調速的技術更加成熟和可靠，然而在結構上卻偏大，所以維修起來比較復雜。液黏的調速離合器在結構上就相對緊湊合理，其調速的狀態下，效率可以高于耦合器的4%～5%，在節電率上高于耦合器的8%，還可以實現同步的轉動。液黏調速離合器的液壓系統原理是液黏的調速離合器在用于水泵的調速過程中，新安裝的水泵是可以選擇不同的調速裝置來進行成套的設計的，這對于老的設備的改造就需要按照施工的圖紙重新進行制作和設備的基礎設計。調速裝置要用聯軸器進行安裝，安裝到電動機與工作機的中間[1]。

1.2電器調速

電氣調速裝置也是水泵調速方式的一種，其中，變頻的調速是如今應用最廣并且效率性能上都十分理想的調速方式。然而由于目前在高壓大功率的變頻調速的裝置上雖有一些產品生產銷售，但是其規格十分不全，價格上也較貴，不能為廣泛的使用。電器調速的方式是機械調速的5～8倍，因此和機械調速相比有一定的優勢[2]。

2.水泵調速運行方式

實際的運行當中，水泵的流量是根據外界的用水情況變化而隨之變化的，揚程也會因為水位與流量的變化而變化的，所以，水泵是不能總是保持在某一個固定的工作點的，是需要根據實際的情況來進行控制的。通常來說，有閥門開度控制、臺數的控制以及轉速的控制這樣三種，然而實際上卻往往是兩種或兩種以上控制在同時使用。閥門的開度的控制效率是最差的，很大一部分的能量損耗丟失在了閥門水頭的損失上。對于臺數的控制是不能夠實現壓力和流量連續的控制的，還是需要用閥門的開度來控制與配合。此外，轉速的控制則是以水泵可調的轉速來適應相應流量與壓力的變化，這樣不僅僅能夠實現流量與壓力之間的連續控制，還能夠使水泵在不同的情況下都可以運行在比較高的效率區域。雖然說控制上比較的復雜，而且設備的價格高，但在節能的效果上還是十分的顯著[3]。

3.水泵調速特點

水泵的調速運行有一定的特點與要求。首先，水泵的揚程和轉速平方是成正比的，因此水泵的調速范圍比較小，一般在為700～100%上。此外，水泵是不允許反方向的運行的，所以不需要進行可逆的控制。而且一般的水泵的電動機的容量很大，是數百千瓦到數千千瓦的范圍，但是使用的臺數是相對較少的，適合采用單臺進行調速。與此同時，水泵的轉矩和轉速平方是成正比的，因此水泵一般要向下調速，不適合向上進行調速。在運行的過程中，允許調速的泵和定速的泵至今配合運行，但不要求所有的水泵都調節在同—個轉速下運行。除此之外，由于水泵的電動機的容量很大，調速運行的時候，必須要注意限制下高次諧波對于電網的影響。最后，水泵的調速不能夠快速的反應，是為了避免發生水擊的現象，水泵的轉速在變化上也不應當太快。水泵對于調速的精度上要求也不是很高[4]。

4.水泵調速節能實例

某個電廠的高壓回水泵，電壓等級為6000V，在電機功率上為280kW，額定的電流為35A。泵在出口壓力上的要求在5MPa。節流的調節在運行時電機的電流值為26A，在加裝了液黏調速的離合器之后的相同工況下，其中電機的電流值是19A，電流降低了7A。問：節電量和節電率分別是多少：

節電量P=UICosψ=6000×7××0.9=65469Wh

節電率=×100%=26.92%

5.結語

水泵其實是一種耗能高、用量也很大的通用設備，選擇好合理節能的措施是十分有必要的。交流的電動機的調速效率很高是主要的優勢，然而其成本十分高，設備具有復雜性，在維護上要求比較高，大容量的高電壓的可靠性還有待進一步的提高。然而機械調速的裝置在開始時投資很少，見效卻比較快，運行的可靠性很高，在維修量上小，這也就決定了投資的回收率很高。如今，機械調速的裝置是水泵調速中節能最高，也是得到最廣泛應用的且發展前景最好的一種方式。對于液力的耦合器與液黏的調速離合器來說，雖然液黏的調速技術在起步上相對晚，但因為其在結構上、性能以及操作維護上都具有很強的競爭力，所以在應用上更加成熟和廣泛，也是節能的一項新型技術[5]。 [科]

【參考文獻】

[1]陳虎.淺談水泵調速在火電廠的節能減排應用[A].第八屆電力工業節能減排學術研討會論文集[C].2013.

[2]高玲姝.關于水泵調速運行方式的探討[J].科技創新與應用，2011，（22）.

[3]段曉偉.大功率風機水泵調速節能方法對比分析[J].節能，2012，31（5）.

[4]姚永亮.水泵調速技術的應用[J].機床與液壓，2009，37（7）.

[5]梁相欽.水泵調速及其控制技術的應用研究[J].給水排水，2004，30（9）.