摘要：簡述水泵變頻調(diào)速節(jié)能原理，對某電廠工業(yè)水泵采用變頻調(diào)速節(jié)能改造的措施和取得的節(jié)能效益進(jìn)行分析，揭示了水泵采用變頻調(diào)速裝置進(jìn)行節(jié)能改造具有很大的實踐空間。
關(guān)鍵詞：泵類負(fù)載工業(yè)水泵變頻調(diào)速節(jié)能
引言
在熱電廠中，機(jī)組必須配備的水泵主要有鍋爐給水泵、循環(huán)水泵和凝結(jié)水泵，其次還有射水泵、低壓加熱器疏水泵、熱網(wǎng)水泵、冷卻水泵、灰漿泵、軸封水泵、除鹽水泵、清水泵、過濾器反洗泵、生活水泵、工業(yè)水泵、消防水泵和補(bǔ)給水泵等。這些水泵數(shù)量多，總裝機(jī)容量大：50MW火電機(jī)組的主要配套水泵的總裝機(jī)容量為6430KW，占機(jī)組容量的12.86％；100MW機(jī)組為10480kW，占10.48％；200MW機(jī)組為15450KW，占7.73％。100MW機(jī)組主要配套水泵的總耗電量約占全部廠用電量的70％左右。由此可見，水泵確實是火力發(fā)電廠中耗電量最大的一類輔機(jī)。因此，提高水泵的運(yùn)行效率，降低水泵的電耗對降低廠用電率具有舉足輕重的意義。國外火電廠的風(fēng)機(jī)和水泵已紛紛增設(shè)調(diào)速裝置，而目前我國火電廠中除少量采用汽動給水泵，液力耦合器及雙速電機(jī)外，其他風(fēng)機(jī)和水泵基本上都采用定速驅(qū)動。這種定速驅(qū)動的泵，由于采用出口閥，風(fēng)機(jī)則采用入口風(fēng)門調(diào)節(jié)流量，都存在嚴(yán)重的節(jié)流損耗。尤其在機(jī)組變負(fù)荷運(yùn)行時，由于風(fēng)機(jī)和水泵的運(yùn)行偏離高效點，使運(yùn)行效率大大降低，結(jié)果是白白地浪費掉大量的電能，已經(jīng)到了非改不可的地步。
1、泵類負(fù)載的流量調(diào)節(jié)方法及原理
泵類負(fù)載通常以輸送的液體流量為控制參數(shù)，為此目前常采用閥門控制和轉(zhuǎn)速控制兩種方式。
1.1閥門控制這種方法是借助改變出口閥門的開度大小來調(diào)節(jié)流量的，其實質(zhì)是通過改變管道中流體阻力的大小來改變流量的。因為泵的轉(zhuǎn)速不變，其揚(yáng)程特性曲線H-Q保持不變
當(dāng)閥門全開時，管阻特性曲線R1－Q與揚(yáng)程特性曲線H－Q相交于點A，流量為Qa，泵出口壓頭為Ha.若關(guān)小閥門，管阻特性曲線變?yōu)镽2－Q，它與揚(yáng)程特性曲線H－Q的交點移到點B，此時流量為Qb，泵出口壓頭升高到Hb.則壓頭的升高量為：ΔHb=Hb-Ha.于是產(chǎn)生了陰線部分所示的能量損失：ΔPb=ΔHb×Qb.
1.2轉(zhuǎn)速控制借助改變泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量，這是一種先進(jìn)的控制方法。轉(zhuǎn)速控制的實質(zhì)是通過改變所輸送液體的能量來改變流量。因為只是轉(zhuǎn)速變化，閥門的開度不變，如圖2所示，管阻特性曲線R1－Q也就維持不變。額定轉(zhuǎn)速時的揚(yáng)程特性曲線Ha－Q與管阻特性曲線相交于點A，流量為Qa，出口揚(yáng)程為Ha.
當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時，揚(yáng)程特性曲線變?yōu)镠c－Q，它與管阻特性曲線R1－Q的交點將下移到C，流量變?yōu)镼c.此時，假設(shè)將流量Qc控制為閥門控制方式下的流量Qb，則泵的出口壓頭將降低到Hc.因此，與閥門控制方式相比壓頭降低了：ΔHc=Hb-Hc.據(jù)此可節(jié)約能量為：ΔPc=ΔHc×Qb.與閥門控制方式相比，其節(jié)約的能量為：P＝ΔPc-ΔPb＝（ΔHc－ΔHb）×Qb.
將這兩種方法相比較可見，在流量相同的情況下，轉(zhuǎn)速控制避免了閥門控制下因壓頭的升高和管阻增大所帶來的能量損失。在流量減小時，轉(zhuǎn)速控制使壓頭反而大幅度降低，所以它只需要一個比閥門控制小得多的，得以充分利用的功率。而且隨著轉(zhuǎn)速的降低，泵的高效率區(qū)段將向左方移動。這說明，轉(zhuǎn)速控制方式在低速小流量時，仍可使泵機(jī)高效率運(yùn)行。
2、國內(nèi)某熱電廠工業(yè)水泵運(yùn)行狀況及變頻改造措施
國內(nèi)某熱電廠有3臺工業(yè)水泵，3臺水泵并列在工業(yè)水母管上，生產(chǎn)過程中為全廠提供生產(chǎn)工藝制水水源、全廠輔機(jī)軸承冷卻水、發(fā)電機(jī)組空冷器、冷油器用水、鍋爐淋渣水、全廠生活用水等等。隨著用水成本的逐步上升，該廠將全廠輔機(jī)軸承冷卻水、鍋爐淋渣水、甚至是發(fā)電機(jī)組空冷器、冷油器用水（在室外氣溫較低時）都改成了由機(jī)組循環(huán)冷卻水來代替，全廠的用水量大大降低，在機(jī)組負(fù)荷較低時開一臺工業(yè)水泵也會造成工業(yè)水母管超壓，該廠化學(xué)分場的運(yùn)行人員不得不采取水泵出口閥節(jié)流的方式運(yùn)行，但由于工業(yè)水泵離運(yùn)行人員工作場所很遠(yuǎn)，工業(yè)水母管壓力變化較頻繁時，運(yùn)行人員就會就近開啟化學(xué)車間的工業(yè)水泄壓閥來調(diào)整工業(yè)水母管壓力，這樣的調(diào)整方式不僅使運(yùn)行人員勞動強(qiáng)度大，而且浪費了大量的水資源和電能。
在隨后的技改工程中，采用變頻器配合壓力變送器實現(xiàn)恒壓供水的改造方案徹底解決了工業(yè)水壓力調(diào)整的問題，具體改造方案如圖3原水泵電機(jī)功率185KW，采用自耦變壓器降壓啟動來降低電機(jī)啟動電流。工業(yè)水母管壓力用出口閥、或化學(xué)車間的工業(yè)水泄壓閥來調(diào)整。改造后為潛水泵電動機(jī)配備了變頻裝置，合理設(shè)置電機(jī)啟動時間和電機(jī)加減速時間就可有效的實現(xiàn)電機(jī)的軟啟動，降低啟動電流。在工業(yè)水母管上裝設(shè)壓力變送器，將工業(yè)水母管的壓力轉(zhuǎn)化為4-20mA的信號送入變頻器，變頻器將這個信號與設(shè)置的壓力給定值比較后自動調(diào)整變頻器的輸出轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)恒壓供水的自動閉環(huán)控制。
改造后最明顯的是運(yùn)行人員的勞動強(qiáng)度大大降低，再也不用頻繁調(diào)整水泵出口閥和泄壓閥了，而且變頻泵和工頻泵并聯(lián)運(yùn)行也非常平穩(wěn)。再一個現(xiàn)象是水泵運(yùn)行電流比前一日下降了幾十安培。為了詳細(xì)核算水泵變頻改造后的節(jié)電效益和節(jié)水效益，該廠化學(xué)車間的運(yùn)行人員做了半年的統(tǒng)計工作，用這半年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)與前一年改造前的運(yùn)行數(shù)據(jù)比較后發(fā)現(xiàn)該水泵變頻改造后平均運(yùn)行電流下降了約50安培，一年大約可以節(jié)電40萬千瓦時，節(jié)電率可達(dá)28%，創(chuàng)造節(jié)能收益10萬元，除此之外每年還可節(jié)約20萬噸水，這兩項收益使得改造投入的10萬元不到一年就可收回，節(jié)能效益非�？捎^。
3、總結(jié)
通過工業(yè)水泵變頻改造的實踐驗證了水泵采用變頻調(diào)速裝置節(jié)能改造的潛力，而且還可降低運(yùn)行人員的勞動強(qiáng)度，減少機(jī)械磨損，延長設(shè)備使用壽命，因此采用變頻裝置對風(fēng)機(jī)、水泵進(jìn)行節(jié)能改造在各行各業(yè)中都會有很大的實踐空間。
