變頻調(diào)速技術(shù)在水電站水泵節(jié)能改造中的應(yīng)用

張海波

（葫蘆島平山供水有限責(zé)任公司，遼寧 葫蘆島 125000）

1 引言

水資源以及各種能源的緊缺嚴(yán)重制約著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，為了改變這一現(xiàn)狀，我國(guó)已將節(jié)水節(jié)能作為保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的基本國(guó)策。變頻水泵是一項(xiàng)重要科學(xué)技術(shù)，近些年來(lái)通過(guò)對(duì)社會(huì)各界的積極宣傳，使更多人認(rèn)識(shí)到變頻水泵具備節(jié)水節(jié)能的優(yōu)勢(shì)，也使得這項(xiàng)技術(shù)逐漸被農(nóng)業(yè)以及工業(yè)相關(guān)企業(yè)所接受。

2 變頻調(diào)速節(jié)能改造原理

在節(jié)能改造水電站水泵前需要明確變頻調(diào)速的相關(guān)原理，其中較為重要的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式如式（1）所示。

公式（1）中，f表示電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，p表示磁極對(duì)數(shù)，s表示轉(zhuǎn)差率。依據(jù)電動(dòng)機(jī)相應(yīng)轉(zhuǎn)速公式可知，電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率f和其轉(zhuǎn)速n呈正比關(guān)系，即將頻率設(shè)為變量，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速便能夠得到有效控制[1]。正因?yàn)槿绱耍冾l調(diào)速相關(guān)技術(shù)得到了更廣泛的應(yīng)用。在利用變頻調(diào)速相關(guān)技術(shù)對(duì)水泵展開(kāi)節(jié)能改造的過(guò)程中，由于其運(yùn)行效果以及應(yīng)用場(chǎng)合有所差別，在實(shí)踐應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中必須予以充分 考慮。水泵變頻調(diào)速流程圖如圖1所示。

圖1 水泵變頻調(diào)速流程

通常而言，變頻調(diào)速相關(guān)技術(shù)主要利用改變電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率從而改變電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度，并依據(jù)實(shí)際負(fù)荷展開(kāi)調(diào)整，從而避免資源浪費(fèi)。

3 水泵運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題

通常情況下，造成水泵能源消耗量過(guò)大的因素除了機(jī)器自身內(nèi)部構(gòu)件磨損以及安裝不夠精密之外，也與水泵自身性能沒(méi)有展開(kāi)高效利用有一定關(guān)系[2]。在水泵運(yùn)行工作期間，如果只注重變頻設(shè)備的性能，忽視對(duì)于水泵的適用性以及日常維護(hù)等問(wèn)題，不僅會(huì)造成變頻效果達(dá)不到最佳狀態(tài)，還會(huì)對(duì)水泵造成損耗。因此，在日常運(yùn)行過(guò)程中必須對(duì)水泵給予足夠的重視。

4 變頻技術(shù)在水泵改造中的應(yīng)用

（1）在對(duì)水泵進(jìn)行節(jié)能改造過(guò)程中可以優(yōu)先選擇變頻調(diào)速相關(guān)技術(shù)，這是因?yàn)槠鋵?duì)水泵運(yùn)行期間的穩(wěn)定性以及節(jié)能性等方面起到了很好的作用[3]。在改造水泵節(jié)能時(shí)，必須要以經(jīng)濟(jì)適用為主要前提，選擇科學(xué)合理的變頻調(diào)速相關(guān)技術(shù)。除此之外，在電流出現(xiàn)較大波動(dòng)時(shí)，為了能夠保障水泵的使用年限，可以采用變頻調(diào)速相關(guān)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行改造。首先，其可以起到很好的節(jié)能效果，從而有效改善電流質(zhì)量。其次，其也可以有效保證機(jī)器設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，避免因電流起伏過(guò)大對(duì)水泵電動(dòng)機(jī)造成沖擊，導(dǎo)致機(jī)器設(shè)備損壞。

在生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)期間，為了有效保證泵站的工作效率，不僅需要對(duì)泵站進(jìn)行全面規(guī)劃，還必須注重對(duì)水泵相關(guān)配套設(shè)施的同步改造，以進(jìn)一步增強(qiáng)泵站的節(jié)能效應(yīng)。例如，保障車間應(yīng)在全面考慮設(shè)施成本以及節(jié)約能源等相關(guān)因素的前提下，進(jìn)行水泵節(jié)能改造和泵站升級(jí)。在原始泵站設(shè)計(jì)中1個(gè)運(yùn)行水泵配備1個(gè)備用水泵，相應(yīng)配套啟動(dòng)設(shè)備是自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)，在整個(gè)運(yùn)行期間，配電總柜的輸電功率相對(duì)較低，自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)柜出現(xiàn)故障的概率相對(duì)較高，不能滿足日常生產(chǎn)需求。把自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)柜改造成變頻調(diào)速器，并且要考慮到變頻器在輸出過(guò)程中含有極為豐富的高次諧波可能會(huì)影響到電動(dòng)機(jī)的輸出功率以及工作效率，并且原始電動(dòng)機(jī)是高耗能的落伍設(shè)備，因此在進(jìn)行節(jié)能改造時(shí)，必須替換電動(dòng)機(jī)，更換為較高頻率的變頻式電動(dòng)機(jī)。

（2）機(jī)器設(shè)備的質(zhì)量決定了機(jī)械設(shè)施的工作效能，在利用變頻技術(shù)改造水泵過(guò)程中，不僅要注意變頻技術(shù)是否具有實(shí)用性，還必須對(duì)變頻技術(shù)在整個(gè)水泵運(yùn)行過(guò)程中的節(jié)能表現(xiàn)進(jìn)行有效把握。因此在展開(kāi)節(jié)能改造過(guò)程中，必須仔細(xì)查看水泵的設(shè)備質(zhì)量。首先觀察水泵的密閉性，以及外殼材料的抗腐蝕能力等，避免水泵在運(yùn)轉(zhuǎn)期間受到水質(zhì)的干擾導(dǎo)致設(shè)備故障無(wú)法正常運(yùn)行。這是因?yàn)樵O(shè)備故障不僅會(huì)影響變頻效能，還會(huì)給水泵的輸送能力造成影響并增加泵站的運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。其次，重點(diǎn)關(guān)注變頻調(diào)速器相關(guān)參數(shù)的調(diào)整，從而使變頻啟動(dòng)性能處于長(zhǎng)期穩(wěn)定。最后，對(duì)于液體種類以及流量等參數(shù)，必須使其在變頻設(shè)備能夠控制范圍內(nèi)，否則會(huì)由于液體密度過(guò)大使增壓效果不夠明顯，從而造成擁塞，使水泵不能最大限度地發(fā)揮自身作用，對(duì)水泵的運(yùn)行狀態(tài)造成負(fù)面影響。

（3）變頻相關(guān)技術(shù)的有效運(yùn)用，雖然可以增強(qiáng)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，但是并不能完全消除設(shè)備的事故率，尤其是在工業(yè)相關(guān)領(lǐng)域里。對(duì)于機(jī)器設(shè)施的維護(hù)首先必須進(jìn)行定期檢修，應(yīng)按照其工作強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)算，在此基礎(chǔ)上定期檢修核心組件以及重要部件，從而確保機(jī)器設(shè)施可以長(zhǎng)期保持穩(wěn)定狀態(tài)。其次，對(duì)于機(jī)器設(shè)施在工作當(dāng)中出現(xiàn)的事故狀況必須給予高度重視，迅速組織排查故障確保機(jī)器設(shè)施工作質(zhì)量，提升機(jī)器設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)率。另外，例如調(diào)速器主板等相應(yīng)配套設(shè)施，需定期除塵，查看接插件以及端口的緊固程度。因此相關(guān)工作人員需按照正常工作制度進(jìn)行定期保養(yǎng)和詳細(xì)記錄。

（4）在對(duì)水泵進(jìn)行改造過(guò)程中，若調(diào)節(jié)范圍相對(duì)過(guò)大或者較為復(fù)雜，則人工操作難免會(huì)造成誤差，在出現(xiàn)連續(xù)變動(dòng)期間，也有可能造成水泵損傷。充分考慮到經(jīng)濟(jì)適用問(wèn)題以及先進(jìn)技術(shù)等相關(guān)因素，操作工作人員可以利用觸控屏設(shè)定水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率以及周期和流量，按照日常生產(chǎn)工藝需求適當(dāng)降低電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，優(yōu)化運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，并且科學(xué)合理地設(shè)定水泵開(kāi)關(guān)機(jī)時(shí)間，進(jìn)而有效增強(qiáng)水泵的節(jié)能效果。

5 結(jié)語(yǔ)

在運(yùn)用變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)相應(yīng)水泵展開(kāi)節(jié)能改造的實(shí)踐工作生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)從選擇恰當(dāng)?shù)淖冾l技術(shù)、確保水泵運(yùn)行質(zhì)量、注重機(jī)器設(shè)施維護(hù)保養(yǎng)、強(qiáng)化水泵自動(dòng)化升級(jí)這四個(gè)方面進(jìn)行把握，從而使水泵運(yùn)轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)可靠、節(jié)能高效。