变频调速在福建恒源自来水厂的设计应用

三化，三钢为自来水厂的两个供水大户。其中两厂的情况如下：

　　1．自来水厂的主要供水单位有两家，而两家共用一个进水母管。

　　2．三化，三钢的母管扬程大约差4米左右，三钢为扬程低者。

　　3．三钢由于过去需水量比较大，而且由于特殊工况要求，水量补充不允许中断，因此厂内在近年建立了一个比较大的蓄水池，因次所需水量较小，而三化所需水量较大，三化所需水量大约为三钢的1-2倍。

　　4．由于过去通过调节阀门控制水量大小，现在两厂阀门皆没处在全开状态。

　　5．由于两厂水量调节需通过用户观察员，用户操作员，用户调度，水厂调度，水厂操作员几个环节，信息流通不是很快捷，阀门调节比较频繁。

　　6．三化总共有九个进水阀门，其中6个供清水用，3个供钢厂工业用水，但清水用水比较少，而阀门却多，工业用水需求量大，而阀门却少，这就造成蓄水池大量溢水，资源浪费严重。

　　高压变频器是一种新型的高科技节能产品，它的节能原理是取代了原有的控制阀门调节变为电动机转速调节，根据上诉情况，我们提出了以下经济性运行方案：

　　1．在水厂操作车间安装三化，三钢水流量表，这样可以时时观测到供水量，方便的对水量进行调整。

　　2．经常了解三钢，三化进水阀门的开度情况，确保三化阀门为全开状态。

　　3．   通过进10天的调试过程，我们发现三化水量在2700吨，三钢水量为2000吨即为长期供水水量的最佳值。

　　4．   如果三化要加水，调度要了解三化需加水量，例如300吨，在通知水厂操作车间以流量表显示为基础，调节变频器频率，使三化水量加大到300吨为止。

　　5．   加减水量后，要了解三化水量情况，满足后即调回正常供水情况。

　　6．   长期供水中，三钢阀门有开大或开小的情况，如果开大阀门即三钢水量增大了，此时调节变频器频率满足三化供水要求，如关小阀门即三钢水量减小，此时三化水量明显增大，要即时调节变频器频率，使其达正常供水状态，避免三化调节阀门。三钢供水稳定后要提示他把阀门关到正常情况，调节变频机组恢复到正常的供水环境。

　　7．   变频机组#10可提供0-6000吨水量，若需水量大于6000吨，此时需加一工频运行小机组，可再次通过对变频器的调节控制水量，尽量不要使变频器长期运行在50HZ工频环境下。

四．变频改造后的效益计算

　　我们从水泵调速节能原理得知，当水泵拖动电机工频运行时，出力为额定值，转速及功耗为额定值，当采用变频调速时，可以按需要升降电机转速，改变水泵的性能曲线，使水泵的额定参数满足工艺要求，根据水泵的相似定律，变速前后流量、扬程、功率与转速之间关系为： 
Q1/Q2=n1/n2
H1/H2=（n1/n2）2
P1/P2=（n1/n2）3
Q1 、H1、P1—水泵在n1转速时的流量、扬程、功率；
Q2、H2、P2—水泵在n2转速时相似工况条件下的流量、扬程、功率

　　假如转速降低一半，即：n2/n1=1/2，则P2/P1=1/8，可见降低转速能大大降低轴功率达到节能的目的。从上图中可以看出：当转速由n1降为n2时，水泵的额定工作参数Q、H、P都降低了。但从效率曲线η-Q看，Q2点的效率值与Q1点的效率值基本是一样的。也就是说当转速降低时，额定工作参数相应降低，但效率不会降低，有时甚至会提高。因此在满足操作要求的前提下，水泵仍能在同样甚至更高的效率下工作。

　　为了使测量的数据更加真实，我们在高压变频稳定运行之后又进行了72小时的节能测试，我方调试人员在72小时之内时时记录数据，包括电机电流，出水量，电机温度，母管压力，频率，水位深度等，以便更准确的进行节能计算。如下表所示：

    　　母管压力均在0.212-0.228MPa之间，水位深度为8.88-8.93米，频率保持在44HZ-46H，按场年均单耗132kwh计算，三天的平均节电率为15 %，在厂方已经采取了多次节能措施的前提下，能达到这样的节能效果，客户十分满意。

五． 使用变频器的附加效果

　　使用变频器不但可以节能降耗，它的的许多附加效果也是值得称道的。

1、减少电机启动时的电流冲击

　　电机直接启动时的最大启动电流为额定电流的7倍；星角启动为4.5倍；电机软启动器也要达到2.5倍。观察变频器起动的负荷曲线，可以发现它启动时基本没有冲击，电流从零开始，仅是随着转速增加而上升，不管怎样都不会超过额定电流。因此凝泵变频运行解决了电机启动时的大电流冲击问题，消除了大启动电流对电机、传动系统和主机的冲击应力，大大降低日常的维护保养费用。 

2、延长设备寿命 

　　使用变频器可使电机转速变化沿凝泵的加减速特性曲线变化，没有应力负载作用于轴承上，延长了轴承的寿命。同时有关数据说明，机械寿命与转速的倒数成正比，降低凝泵转速可成倍地提高凝泵寿命，凝泵使用费用自然就降低了。 

3、降低噪音 

　　我厂水泵改用变频器后，降低水泵转速运行的同时，噪音大幅度地降低，当转速降低50%时，噪音可减少十几个绝对分贝。同时消除了停车和启动时的打滑和尖啸声，克服了由于调门线性度不好，调节品质差，引起管道锤击和共振，造成给水系统上水管道强烈震动的缺陷，在水泵变频运行后，噪音、振动都大为减少，变化相当可观。

　　总之，水泵推广使用变频调速器，可以大幅度降低厂用电率，减少发电成本，提高竞价上网的竞争能力。