變頻水泵工程應(yīng)用的節(jié)能降耗分析

趙晶晶

偃師市亳源水務(wù)有限責(zé)任公司

變頻水泵工程應(yīng)用的節(jié)能降耗分析

趙晶晶

偃師市亳源水務(wù)有限責(zé)任公司

傳統(tǒng)給水工程中，各種系統(tǒng)參數(shù)隨工況的變化而不斷變化，為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地控制，只能采用控制閥門或擋板開度的方法，人為增減阻力，使大量能量損失在閥門和擋板上。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的日漸成熟，可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載特性來調(diào)整轉(zhuǎn)速、啟動(dòng)時(shí)間等參數(shù)，從而具有明顯的節(jié)能特性。為此，本文針對(duì)工程建設(shè)供水存在的問題，提出了節(jié)能降耗措施。

變頻水泵工程；節(jié)能降耗；問題

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，許多城市不得不限水限電，因此，國(guó)家每年出巨資進(jìn)行大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。對(duì)于供水泵站而言，目前絕大多數(shù)存在設(shè)備陳舊，工藝及供電設(shè)備老化，自動(dòng)化水平低下，水耗﹑藥耗﹑材耗嚴(yán)重等情況。為此，供水泵站的降耗節(jié)能工作已到了刻不容緩的地步。變頻調(diào)節(jié)是現(xiàn)代一種先進(jìn)的高效節(jié)能技術(shù)，它集電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一身，可以很好的在供水泵站中實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。

一、工程建設(shè)供水存在的問題

按照一般建設(shè)工程項(xiàng)目施工用水用途分類，在項(xiàng)目建造時(shí)施工用水主要分為施工現(xiàn)場(chǎng)用水﹑消防應(yīng)急用水和生活辦公用水，其水源均是采用業(yè)主提供的供水管道。這存在著一定的風(fēng)險(xiǎn)，一方面在施工過程中，高層或超高層建筑建造到一定高度或者遇到緊鄰的多個(gè)建筑工程集中進(jìn)入施工用水高峰期，此時(shí)施工用水的需求量會(huì)發(fā)生較大的變化，樓層供水壓力也會(huì)出現(xiàn)明顯回落﹑樓層用水量明顯增加的情況。這時(shí)的市政管網(wǎng)供水水壓明顯不足以繼續(xù)往更高的樓層供水或不能同時(shí)滿足多個(gè)建筑工程同時(shí)作業(yè)的施工用水量。另一方面，目前建筑工程一般都是遠(yuǎn)離市區(qū)或者在城區(qū)熱鬧地區(qū)，用水具有距離市政管網(wǎng)水源點(diǎn)遠(yuǎn)﹑用水量大和用水點(diǎn)多等特點(diǎn)。在市政管理自來水供應(yīng)日趨緊張的情況下，施工單位為了不影響施工進(jìn)度以及保證施工用水，許多建筑工程不得不采用在市政供水的基礎(chǔ)上增加高壓水泵二次加壓供水的方式，以確保能夠滿足施工進(jìn)度的要求。增壓泵被廣泛應(yīng)用到建設(shè)工程中，不僅增加了企業(yè)的投資，存在管理不善等問題也造成了大量的能源和資源的浪費(fèi)，徒增工程施工成本。

1、增壓泵控制方式單一

部分施工單位為了節(jié)約成本，所增加建設(shè)工程的增壓泵大部分未采用先進(jìn)的自動(dòng)控制措施，僅僅是操作非常簡(jiǎn)單的刀閘開關(guān)或者是按鈕開關(guān)，但其對(duì)水泵的能耗卻是很高的。一方面，如果采用直接啟動(dòng)電機(jī)的方式，電機(jī)的啟動(dòng)電流一般是4～7倍，一般要求電機(jī)的啟動(dòng)電流不能超過其額定電流的2～5倍。另一方面，施工人員為了方便，一般在工作時(shí)間水泵一直運(yùn)轉(zhuǎn)，直到下班時(shí)才關(guān)停水泵，期間有很多時(shí)間并沒有用水或用水量很小，大量的能量就消耗在水泵與閥門和擋板之間的相互抵消上，白白浪費(fèi)了不少的能源。如果供水管路上有個(gè)別的漏洞或接口不牢固，水資源就會(huì)不斷地被流失。而且高壓水泵長(zhǎng)時(shí)間不間斷地滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)加劇水泵磨損，加速水泵的維修和更換周期，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致水泵燒毀，這就在無形當(dāng)中增加了施工成本。

2、管理制度不完善

施工企業(yè)為避免重復(fù)購買設(shè)備，在工程開工前就根據(jù)擬建工程的施工用水量和建筑物的高度，選擇購買可以滿足供水量和揚(yáng)程或略大于建筑高度的增壓水泵。在工程建設(shè)的過程中，低樓層需求的水壓較低，市政供水水壓能夠滿足施工需求的水量；隨著建筑物高度的不斷攀升，需求的水量和水壓會(huì)逐步增大，為了能夠有充足的水量供應(yīng)就需要開啟水泵。在采取簡(jiǎn)單控制方式和末端需求不大的情況下，水泵也是運(yùn)行在額定功率狀態(tài)下，能量通常消耗在擋板與水泵互相之間的抵觸。這種情況會(huì)一直存在，直至工程建設(shè)到達(dá)水泵的最高揚(yáng)程或工程主體完成。在此期間，水泵消耗的電能非常多，增加了建筑工程的建設(shè)成本，不利于節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境。

二、變頻水泵工程節(jié)能降耗措施

1、水泵降耗技術(shù)的選用

水泵的節(jié)能改造是在相同水量需求的情況下，運(yùn)用技術(shù)手段降低其所消耗的能量。降低水泵的能耗技術(shù)措施有變頻泵供水技術(shù)﹑優(yōu)化調(diào)度﹑優(yōu)化水泵等，3種技術(shù)措施各有優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)化水泵可以適當(dāng)調(diào)整水泵養(yǎng)護(hù)維修周期，優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是需要有專業(yè)的技術(shù)員操作，且操作復(fù)雜繁瑣。優(yōu)化調(diào)度需要制定適當(dāng)?shù)挠盟?jì)劃，按照用水計(jì)劃簡(jiǎn)單地控制水泵的啟停開關(guān)即可；缺點(diǎn)是施工用水隨意性比較大，在需要用水的時(shí)候開啟水泵，不需要的時(shí)候停止水泵，都會(huì)有一定的延時(shí)，而且需要有專人在水泵傍邊看守，增加了勞動(dòng)力，因此，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)水泵優(yōu)化調(diào)度存在一定的難度。電機(jī)的軟啟動(dòng)可以大大減少電機(jī)直接啟動(dòng)帶來的絕緣損壞及延長(zhǎng)電機(jī)和閥門的使用壽命。水泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和所使用電源頻率成正比關(guān)系，在變頻器的作用下平滑地改變水泵電動(dòng)機(jī)的電源頻率即可改變水泵轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，亦即改變了供水系統(tǒng)的供水水壓和流量。一般應(yīng)用變頻器節(jié)電率為20%～50%，效益顯著，而且變頻調(diào)速具有體積小﹑精度高﹑操作簡(jiǎn)便﹑節(jié)電效率高等特點(diǎn)，近年來成為了城市供水系統(tǒng)節(jié)能改造的主要方式之一。

2、變頻技術(shù)在建設(shè)項(xiàng)目工程供水中的應(yīng)用研究

第一，變頻泵供水技術(shù)節(jié)電原理

要想降低整個(gè)供水系統(tǒng)的電能消耗，設(shè)法提高水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)效率是非常有效的措施之一。變頻器可以在不改動(dòng)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過均勻調(diào)節(jié)電機(jī)供電電源的頻率，便可以平順地改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，也即改變了電機(jī)的軸功率，供水的壓力和流量會(huì)隨著電源頻率的調(diào)節(jié)而增大或減少，從而達(dá)到調(diào)節(jié)水壓的目一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)或水泵在電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)是固定的，如果水泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)不做任何改動(dòng)，頻率的大小就決定了電機(jī)的轉(zhuǎn)速，而轉(zhuǎn)速又決定了水流量和水壓，它們之間的關(guān)系是非常明確的。在建筑生產(chǎn)建造階段，當(dāng)建筑工程達(dá)到一定高度的時(shí)候，揚(yáng)程和用水量都是一定的，此時(shí)，自動(dòng)控制器便可以根據(jù)關(guān)系式得出水泵需要的供電電源的頻率，從而輸出該頻率給電機(jī)。

第二，能耗對(duì)比分析

(1)工程概況。某住宅工程位于我國(guó)西南G城市城區(qū)邊沿，為2棟體型一樣的獨(dú)立建筑A1棟﹑A2棟，設(shè)地下4層，地上32層，高99.75m，屬于高層住宅建筑，主體工程到裝修完畢計(jì)劃工期為2年。

(2)節(jié)能效果改造對(duì)比。A1﹑A2號(hào)建筑采用同樣的施工技術(shù)和施工方法，同時(shí)施工。

三、結(jié)束語

總之，變頻器的優(yōu)點(diǎn)十分明顯，在供水泵站上運(yùn)行不僅安全可靠，還滿足用水量隨時(shí)變化的需要，具有明顯的節(jié)能降耗作用。只要加強(qiáng)日常的維護(hù)保養(yǎng)，變頻器在供水泵站節(jié)能降耗中的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益還是十分顯著的。