對于同一臺葉片式水泵有如下規(guī)律：

Q1/Q2=n1/n2H1/H2=(n1/n2)2N1/N2=(n1/n2)3

龍虎泡取水廠1#、3#、6#泵均為進(jìn)口大泵，其電機(jī)轉(zhuǎn)速分別為748r/m，745r/m，750r/m。

如果3#泵調(diào)速到500r/m，則其流量、揚程及功率參數(shù)如下：

Q原/Q變=n原/n變=748/500=1.496

Q變=4251.3立方米/小時

H原/H變=(n原/n變)2=1.4962

H變=28.59米

N原/N變=(n原/n變)3=1.4963

N變=412.2千瓦

如果調(diào)速到550r/m，則Q=4663立方米/小時，H=34米，N=547千瓦，調(diào)速后泵參數(shù)基本適合目前工況。當(dāng)然，以上計算是在假定系統(tǒng)的管路特性曲線不變的情況下進(jìn)行的，安裝變頻調(diào)速設(shè)備后，泵出口閥門可以全部打開，系統(tǒng)的管路特性曲線將向外偏移，那么調(diào)速后的泵運行參數(shù)更有可能滿足實際工況的要求，因此，可確定此方案為可取。

4.變頻調(diào)速方案的節(jié)能估算

水泵的耗能計算公式為：P=(K×H×Q)/ηK:為裕度系數(shù)η：效率

假設(shè)水泵的實際壓力由目前的5.8公斤調(diào)速降至2.5公斤，且流量不變，則P25/P58=25/58＝43％，即功率消耗理論上比原來減少1－43％＝57％。按電費0.41元/度，電機(jī)效率為0.95，運行330天/年，則原來年耗電電費為（1400kW×24×330×0.41）/0.95＝478萬元，

水泵變頻調(diào)后，水泵進(jìn)口壓力降至2.5公斤，年耗電電費為：478×43％＝205.54萬元，年節(jié)省電費為478－205.54＝272.5萬元。初步看來節(jié)能效果相當(dāng)可觀。

5.方案確定

考慮到中引一泵的實際條件，經(jīng)過認(rèn)真計算，論證，多方面考察，眾多廠家的比較，我們決定安裝北京利徳華福公司生產(chǎn)的高壓大功率變頻器。該變頻器各項性能指標(biāo)滿足水泵工藝要求，可靠性較高，且改造時間短、見效快。

具體方案為關(guān)閉一期和二期之間的聯(lián)絡(luò)閥門，二期管網(wǎng)獨立運行，變頻器采用一帶一方式拖動6＃泵，6＃泵故障時，可投入工頻運行。工頻/變頻的切換通過旁路柜手動切換。而且，工頻和變頻切換有電氣聯(lián)鎖和PLC的邏輯互鎖，能保證機(jī)組安全運行。恒壓控制，閉環(huán)運行，二期管網(wǎng)壓力為0.1MPa；采用閥門聯(lián)動自動控制，具有冷卻水流量檢測保護(hù)功能。

6.改造后，6#泵高壓變頻調(diào)速裝置試運行情況

2002年1月6日，北京利徳華福技術(shù)人員和取水廠的有關(guān)人員對6#泵的變頻調(diào)速裝置進(jìn)行了試運，試運行情況如下：

試運之前，3#、7#泵并聯(lián)運行，運行參數(shù)如下表：

為保證試運期間中引水廠的穩(wěn)定運行，我們事先通過調(diào)度通知變電所和中引水廠作好試運行準(zhǔn)備。先停運7#泵，關(guān)閉3#泵和6#泵之間的匯管連通閥門，調(diào)整好3#泵的運行，一期出口閥開度仍保持12%不變。把6#泵的變頻器頻率設(shè)定為37Hz，開啟6#泵，待運行穩(wěn)定之后，二期出口閥門開到70%，然后觀察頻率分別為35Hz、33Hz、30Hz、28Hz時水泵裝置的的運行狀態(tài)：

試運之后，我們設(shè)定頻率為30Hz開環(huán)運行，并安排水廠值班人員單獨作好6#泵運行記錄。通過幾天的運行，變頻器運行穩(wěn)定，功能齊全，操作簡便，完全滿足實際工況要求，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)想結(jié)果。

7.改造后的節(jié)能檢驗

節(jié)能效果最終要用儀表檢驗，最直接可靠的方法是用電度表測量變頻改造前后的能耗加以比較。

原來3#、6#泵工頻運行，取2001年8月1日——20日的運行記錄計算：

總用電量：1，214，700千瓦時；

總供水量：5，887，400立方米；

泵站總單耗：0.2064千瓦時/立方米；

取2001年7月8日——19日3#、6#泵工頻運行的運行記錄計算：

總用電量：667500千瓦時；

總供水量：3115200立方米；

泵站總單耗：0.2143千瓦時/立方米；

32天3#、6#泵工頻運行時泵站總單耗為：

（0.2064+0.2143）/2=0.21千瓦時/立方米。

現(xiàn)在3#泵工頻運行，6#泵變頻運行（30Hz），匯管閥門關(guān)閉，兩臺泵單獨運行。以2002年1月9日19：00時——14日7：00時的記錄為依據(jù)計算結(jié)果如下；

總用電量：154200千瓦時；

總供水量：1064700立方米；

泵站總單耗：0.14千瓦時/立方米；

原6#泵工頻運行時，單耗為0.24千瓦時/立方米；現(xiàn)變頻運行時單耗為0.06千瓦時/立方米。

從2002年1月9日19：00時—到14日7：00時為4.5天，則日平均水量為：1064700/4.5=236600立方米。

年節(jié)電量：0.07*23.66*365=604萬瓦時，合RMB：268.78萬元。

8.變頻改造后，水廠的工藝改善

（1）北京利徳華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的高壓變頻器，內(nèi)置了西門子公司的S7－200系列PLC，在現(xiàn)場實現(xiàn)外部邏輯控制時，非常方便。例如：閥門聯(lián)動功能使值班人員，在啟、停泵時無需再對閥門進(jìn)行任何操作；減少了工作量和誤操作；冷卻水流量保護(hù)功能保證了水泵電機(jī)安全穩(wěn)定的運行。

（2）6＃泵變頻改造后，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、電流、水泵的出口壓都明顯下降，使電機(jī)水泵的運行狀況明顯改善，不僅直接節(jié)約耗電量，而且，由于變頻器的軟啟動功能，減少了對電機(jī)和電網(wǎng)的沖擊，延長了設(shè)備的使用壽命，降低了設(shè)備的維修費用。

（3）變頻器采用壓力閉環(huán)控制，保證管網(wǎng)水壓0.1MPa。由于變頻器的調(diào)速平滑，控制精度高，所以管網(wǎng)壓力波動范圍很小，能充分滿足現(xiàn)場供水工藝要求。

（4）利徳華福公司生產(chǎn)的高壓變頻器具有完善、靈敏的故障檢測、診斷、報警、跳閘等功能，保證電機(jī)水泵始終安全運行。

（5）上位機(jī)的監(jiān)控功能和遠(yuǎn)程撥號監(jiān)控功能為用戶實現(xiàn)集中監(jiān)控創(chuàng)造了必要條件。

9.結(jié)論

經(jīng)過實踐的證明，這次龍虎泡取水廠的水泵變頻改造是成功的，取得的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益是顯而易見的。一是節(jié)約了大量電能，降低了供水成本；二是增大了系統(tǒng)可調(diào)范圍，提高了系統(tǒng)運行的靈活性；三是降低了水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，減少了機(jī)泵的啟動沖擊和機(jī)械摩擦、震動，延長了機(jī)組的使用壽命；四是減小了機(jī)泵運行噪音，改善了工作環(huán)境；五是智能化的聯(lián)動功能和完善的故障保護(hù)功能，即提高了工作效率，又增強了系統(tǒng)安全可靠性。

所以，高壓大功率變頻調(diào)速技術(shù)是一項利國利民、有廣泛應(yīng)用前景的高新技術(shù)，用于供水行業(yè)的水泵調(diào)速或恒壓供水系統(tǒng)，具有重大的現(xiàn)實意義。這種高壓大功率變頻調(diào)速裝置，必將成為未來供水行業(yè)節(jié)能、改造的首選設(shè)備！(end)