變頻調速技術在水泵節能改造中的應用探討

藍桃生

（紫金礦業集團股份有限公司，福建 龍巖 364200）

根據三相異步電動機轉速公式n=60f/p，電動機工作頻率和電動機轉速呈正比，這也就意味著，以頻率作為變量，電動機轉速可以得到有效控制。正基于此，變頻調速技術得到了廣泛應用，在采用變頻調速技術進行水泵節能改造時，其運行效果、應用場合也有所不同，在具體應用時需要予以充分考量。一般來說，變頻調速技術主要是通過改變電動機運行頻率來改變電動機運行速度，并根據實際負荷進行調整，以此避免大馬拉小車，起到節能降耗的作用，對電動機本身也能起到較好的保護效果。本文立足于此，首先探究水泵運行時存在的問題，之后就如何更好的將變頻調速技術應用于水泵改造中進行策略探究。圖1 為變頻調速基本原理圖。

圖1 變頻調速基本原理

1 水泵運行中存在的問題

一般來說，造成水泵能耗過大的原因中，除了機器本身內部零位件磨損以及安裝精度不夠等外，也與水泵性能未能高效利用有關。在充分運用水泵性能并促使水泵對工作任務做出適應的情況下，可充分采用變頻調速技術，以提高電網的功率因數、電動機能效比，更多的節約能源。變頻調速技術應用于水泵運行時，除了需要根據需要選擇具有更好適應性的變頻解決方法外，變頻調速實際效果還與水泵質量、連續工作周期、有形損耗、適配電動機功率等有關。在水泵運行過程中過多重視變頻設備的性能，對水泵的適用性、維護、輪替等重視程度不夠，減弱變頻效果的同時，也對水泵造成損耗，面對于此，日常運行過程中應予以充分重視。

2 變頻調速技術應用于水泵節能改造的策略

2.1 根據需要選擇合適的變頻技術

在水泵節能改造上，優先可采用變頻調速進行改造，其對泵站的運行穩定性、節能性能等方面帶來的好處顯而易見。一般來說，也不能單純的注重水泵節能性能，而忽視改造成本問題，水泵改造成本過高，會占用設備維護、管道鋪設、配套設備等方面的成本。所以水泵節能改造以經濟適用性為前提，合理選擇變頻調速技術。另外，在電網電壓電流存在較大的起伏波動時，為了充分保障水泵的使用壽命，則可采用變頻調速技術進行改造，一方面，可起到較好的節能效果，改善了電網電源質量，另一方面，也可充分的保護設備工作的穩定性，避免起伏波動較大電壓電流對水泵電動機核心組件產生沖擊，造成設備損毀，尤其是保護電路無法有效發揮作用的情況下，更需為水泵電動機設備增加安全保護。

在生產中，為了充分保障泵站的運行效率，除了要對泵站進行規劃外，還需要注重水泵配套設備協同改造以及選型，以便能進一步增加泵站的節能效果。例如保障車間一級水站水泵節能改造中充分考慮了設備成本、選型與節能等因素，成功完成泵站改造。原泵站設計一備一用，采用的水泵電動機型號為Y315L2-2，配套啟動設備為自耦降壓啟動，在運行過程中，配電總柜的功率因數較低，自耦降壓啟動柜故障率較高，無法滿足正常生產需要，同時對電動機運行帶來安全隱患，急需進行改造。將自耦降壓啟動柜更換為通用變頻調速器，同時充分考慮變頻器的輸出含有豐富的高次諧波，會影響電動機的功率因數和效率，且原電動機屬于高耗能落后機電設備，所以在選擇電動機時，考慮到這種情況，將電動機更換為YE3 系列超高效率變頻電動機，僅此新型節能電動機本身節能相比原電動機可提高8%以上。經變頻改造后，可根據生產工藝需要，適時調整水泵運行頻率，降低了電動機運行電流，電動機溫升減小，泵站運行穩定，故障率明顯降低，不但提高了泵站設備運轉率，而且泵站配電系統功率因數由原先的0.85 提高到0.95 以上，長期運行節能效果明顯。

2.2 充分確保水泵工作質量

機械的工作效能很大程度上依賴于設備的質量，水泵同樣如此，在對水泵進行變頻技術節能改造時，除了注重變頻技術的實用性外，還要對變頻技術在水泵運行表現出的性能進行充分的把握，以期能充分的促使水泵運行保持穩定、節能。因而在進行節能改造時，應當對水泵的質量進行嚴格把控，首先注重水泵密封性、外殼材質抗酸堿腐蝕特性等，避免水泵運行過程中，受水質的影響，工作性能無法得到發揮，除了直接破壞變頻效能外，還會對水泵輸送、增壓能力產生負面影響，同時會增加泵站的維護成本。其次，注重變頻調速器的參數調整，確保變頻啟動性能穩定。最后，液體類別、流量等應在變頻設備控制范圍內，避免液體密度過大，增壓效果不佳，造成擁塞等，導致水泵效能不佳，對水泵的工作質量產生負面影響。例如，水泵效能的發揮并非單純的由水泵決定，應根據不同輸送液體介質的性質，選定不同性能的水泵，同時配套選用不同工作原理、性能變頻調速器，如V/f 控制變頻器、轉差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等，這樣可以較好的保障水泵運行質量，發揮水泵效能。

2.3 注重設備維護保養

變頻技術的運用雖然會增強水泵運行的穩定性，但并不能充分的消除設備故障率，尤其是在工業領域，精密設備在惡劣的工作環境下，一般是需要進行全面深入的檢修、維護，來延長設備連續工作期限，減少設備故障停機時間。一般來說，對設備的維護保障首先需要進行定期或計劃檢修，對核心組件、次要部件，按照理論連續工作周期及工作強度，定時進行點檢、故障排查、注油潤滑、清洗等，保證機械設備能時刻保持穩定狀態。其次，對設備工作中出現的異常震動、噪音、運行電流異常、壓力流量異常等狀況，應當予以充分重視，及時進行故障排查，確保設備工作質量，提高設備運轉率。而對設備配套的變頻調速器控制主板進行定期除塵，檢查接插件、端子的緊固情況等。同時積極改善設備運行環境，保持環境整潔，提高設備運行的可靠性。例如，水泵崗位操作工人日常按點檢周期進行定期定點保養，并做好記錄。在進行巡查、操作時，如果發現水泵工作震動異常明顯，可能由于水泵葉輪損壞、軸承磨損或聯軸器偏心等故障，應及時通知機械維修人員檢查處理，消除水泵運行安全隱患，避免對水泵造成不可修復的故障，同時也節省維修費用，達到節能降耗的目的。

2.4 注重水泵自動化改造

調節范圍較大且較為復雜時，人工操作可能存在較多誤差，在連續變動過程中，也可能會對水泵產生損傷，因而，進行水泵自動化改造，可大大減少人工操作強度，提高水泵運行穩定性，進一步增強水泵運行效能。例如，選礦車間工業水泵房進行自動化改造，考慮經濟適用，技術先進因素，增加觸摸屏與小型西門子S7-200 進行自動化改造，操作工人僅通過觸摸屏就可對水泵運行頻率、周期、流量、壓力閾值等進行設定，按生產工藝要求適時降低電動機運行頻率，優化運行參數，同時合理選擇水泵開停機時間，避峰填谷，進一步增強節能效果。

3 結語

在實際工業生產中，采用變頻調速技術對水泵進行節能改造時，一般可以從選擇合適的變頻技術、充分保障水泵工作質量、注重設備維護保養、注重水泵自動化改造四方面予以把握，使水泵運行更加穩定可靠，更加節能高效。