論變頻節能技術在排水泵站改造中的應用

魏麗娟

(林甸縣林甸鎮人民政府水利站,黑龍江 林甸 166300)

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論變頻節能技術在排水泵站改造中的應用

魏麗娟

(林甸縣林甸鎮人民政府水利站,黑龍江 林甸 166300)

摘要：隨著我國經濟實力的提升，人們的生活水平和生活質量逐漸得到了保障。隨著資源和能源的浪費越來越越嚴重，如今人們開始注重節能減排。其中電能作為如今應用最普遍的能源之一， 應該注重對其的節能。其中水泵設備年耗電量占據較大的比例。文章主要分析了水泵變頻器控制技術原理，闡述了變頻技術在排水泵站中的應用，并針對變頻節能技術在排水泵改造中的應用進行了研究和探討，以期通過降低水泵耗電量，促進中國電能的節省。

關鍵詞：變頻節能技術；排水泵站；水泵變頻器；控制技術；節能原理

在如今的能源使用中，電能是人們使用最普遍的能源，卻也是浪費比較嚴重的能源。其中在排水泵站運行中所產生的電能費用，是該行業中的重要支出費用。為了能夠符合我國現代化進程的發展，提高排水行業的經濟效益，需要加強注重對變頻節能技術的應用，加強排水泵的改造，從而降低排水泵電能的消耗。

1水泵變頻器控制技術原理

各個城市為了能夠控制城市內電能的浪費，均開始注重對排泵站進行改造，使排泵站提升功能，起到節能作用。而水泵變頻器控制技術是目前最常用的節能改造技術，其主要是將工業上使用的交流電源的頻率50 Hz交流電轉換為三相頻率和電壓可調的交流電，該種方式主要是利用改變交流電動機定子繞組供電頻率和改變電壓的方式，起到控制電動機轉速的作用，即為Variable Voltage and Variable Frequency(VVVF技術)。如今我國主要采用微機控制實現電動機負載的自動增減速。

2變頻技術在排水泵站中的作用及節能原理

2.1變頻技術在排水泵站中的作用

由于天氣氣候及其他因素的影響，如每日降雨量不同，生活用水量也不同，而排水泵站主要是在一定時間內，使水泵排出的水量需要比其所收集的水量要略大，因此給排水泵站造成了工作和運行上的困難。很多排水泵站在設計之初，為了能夠保障其自身的安全和不會受到外界環境的影響，而選擇采用較大的額定功率和揚程，以確保在遇到大水量時，或者前池低水位時，都能夠快速的將水排出。然而這樣的工作方式，會使泵站長期處在偏離最佳工作點的狀態中工作。如今很多城市都在對排水泵站進行變頻改造，如武漢市。而泰州高港泵站在經過變頻可行性分析后，認為其在電費消耗方面可以節約50多萬元，有效提高了經濟效益。

2.2變頻技術在排水泵站中的節能原理

根據研究發現，水泵的軸功率=流體重度×流量×揚程/(1000水泵效率)。其中根據水泵調速原理，水泵的流量與轉速成正比，水泵的揚程與轉速的平方成正比，水泵的軸功率與轉速的三次方成正比，因此可以看出，轉速的變化也對水泵的軸功率產生影響。如通過變頻調節，將水泵的轉速調節至額定轉速的90%,則水泵的流量也會下降至額定流量的90%，然而此時水泵軸功率會下降至工頻狀態的72.9%，因此排水單耗也會下降至工頻狀態的81%。因此如果轉速繼續調節降低，如達到額定轉速的80%時，則此時排水單耗也會降低至工頻狀態的64%，起到節電率36%的作用。為了能夠實現節能效果，可以在設計揚程富余的情況下，實現對電機轉速的調整[1]。

動態調整節能是指變頻器能夠在適應負載變動的狀態下，供給最大效率電壓，其中對于變頻調速器，可以通過設置5 000 次/s，進行輸出功能的測量和控制，從而使其一直維持輸出高效率運行。另外變頻器在電極輸出力矩的狀態下，可以事先對V/F曲線的自動條件，從而起到減少輸入電流的作用，達到節能。

注重變頻自帶軟啟動功能的運用，當電機處在加速中，應該通過提高頻率和電壓的方式，將啟動電流控制在額定電流1.2～1.5倍，因為在利用工頻電源進行啟動時，啟動電流會遠遠超過軟啟動的效果，因此需要利用變頻器實現軟啟動節能效果，起到減少電流對電網沖擊的作用，從而能夠節省電費，并改善啟動慣性沖擊，保護設備的安全。對于停泵時會出現的水錘效應，也可以通過變頻調速實現軟停止，減小甚至消除水錘作用。在我國水泵站的建設中，可能會出現管道系統不完善的問題，這種情況下，會使排水需要流量達不到額定流量的標準，為了能夠改善這一情況，需要采用變頻調速的方式，進行流量的調節，從而還能夠有效防止水泵頻繁啟動。通過上述分析可以了解到，變頻技術能夠有效改善水泵的功能，延長系統的使用壽命。

另外還需要注重提高功率因數節能，當定子繞組和轉子繞組通過電磁作用時，會產生力矩，而電動機在運行過程中，會因為吸收大量的無功功率出現功率因素極低的情況，因此可以通過變頻節能調速，實現提高功率因數，從而有效減少無功損耗。

3變頻節能技術在排水泵站改造中的應用

文章主要針對某地區排水泵站進行了分析和探討，其主要有7臺機組負責排漬，另外兩臺機組則一個用來給污水處理廠輸送污水，另外一個主要是備用。如圖1所示，目前主要采用軟啟動器啟動，采用一拖一固定安裝方式。

其中軟啟動主要采用三相反并聯晶閘管作為調壓器，在使用軟啟動器進行工作時，其晶閘管的輸出電壓也會相應增加，指導晶閘管導通，則電動機實現平滑啟動。然而在實際使用過程中，軟啟動器存在故障問題多，維修困難等問題。同時機組工況工作單一，不能夠根據揚程的不同進行改變，從而消耗能耗較高。

圖1　排水泵站機組電氣一次示意圖

在該地區排水泵站的機組運用中，一般是采用3臺到4臺進行工作，為了能夠實現節能降，需要進行對變頻器數量的合理配置，并讓所有的機組都能夠進行軟啟動和變頻工作。首先要注重對PLC的運用，將變頻器能夠通過一拖多的作用有效發揮出來，一般可以采用一拖三或一拖四的方式進行。如在利用一拖四進行工作時，當只需要一臺機組處在工作狀態中，則只需要變頻啟動，而如果需要多臺機組處在工作中，則變頻器首先需要啟動一臺機組，然后通過控制接觸器，實現轉換到工頻狀態中，然而再啟動第二臺機組，從而讓第二臺機組也能夠實現變頻運行。另外需要注重利用前池、水位等，明確水泵的揚程，從而通過變頻調節的方式，實現機組高效運行和降低轉速，從而達到節能降耗的效果，并且還能夠起到良好的排漬效果。變頻器使用在排水泵站中，能夠有效滿足排水泵站當前的需求，還能夠促進其后期的發展。

4結語

綜上所述，環保和節能是如今人們最重視的問題，其中電動機消耗電能過多，如果實現對其的節能降耗，則能夠有效保障我國電能的節省。通過上述分析可知，將變頻節能技術應用在排水泵站中，能夠有效實現節能效果，并且還能夠保障排水泵站機組的安全運行和工作，因此我國需要注重推廣變頻技術的使用。

參考文獻：

[1]高洪斌.變頻調速恒壓供水控制技術在泵站節能改造中的應用[J].科技創業家,2013(06):62.

中圖分類號：TU992.25

文獻標識碼：B

[作者簡介]魏麗娟(1974-)，女，黑龍江林甸人，工程師。

[收稿日期]2015-09-28

文章編號：1007-7596(2016)01-0109-02