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发布时间: 2023-04-29 21:49
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浔之漫智控技术(上海)有限公司   

通常对水泵的流量调节有阀门调节和调速调节两种方式,我们来看看其是怎样运行的。

1.变阀门调节:

启动水泵后,观察水泵出口的压力,根据压力表指示来开大或关小水泵出口阀门来调节流量,而水泵的转速则是保持不变的(即大多为电机的额定转速)。其实质就是水泵本身的供水能力不变,而是通过改变水路中的管阻大小来改变流量,以满足用水量,这时管阻特性会变化,但扬程特性是不变的。启、停控制就是属于阀门控制的形式,只不过固定阀门开度后,而不常去调节阀门开度而已。

2.变速度调节:

用变频器对水泵进行调速,则是通过改变水泵的转速来调节流量,而水泵出口阀门是全开的。转速调节是通过改变水泵的供水能力来适应生产对流量的需求,当水泵的转速改变时,扬程特性将会改变,而管阻特性是不变的。

比较以上两种方式,在所需流量小于额定流量的情况下,转速调节时的扬程将减小,而阀门调节时的扬程将增大。转速调节所需要的供水功率比阀门调节方式小得多,`因为此时水泵的效率几乎不变,流量随转速按一次方规律变化,而轴功率按三次方规律变化。

    这就是变频调速供水有节能效果的原因。但这只是个理想公式,其并不能代表变频调速的节能效果有如此之好,原因是异步电动机在轻载时的效率与功率因数都较低。再者供水系统是由多个环节组成的;还有就是变频器的参数如果调整得不佳,仍会出现“大马拉小车”的情况,这些问题对节能效果都是有影响的。再者阀门调节和变频调节时的空载功率也不可能完全一样,只是其属于共有的, 所以我们可以将其忽略不进行比较而已。

 常规计算法的节电对比

dlr设:水泵的轴功率       P1=10KW

带水泵电机的效率  η1=0.95

变频器的效率      ηb=0.98

1.变阀门调节的电耗估算:

按网友说水泵的起、停5-10分钟一个周期,我们假设水泵一天累计运行8小时,则一年的运行时间为2920小时。变阀门调节时,轴功率不变,则电机消耗的功率为:

P=P1/η1=10/0.95=10.526KW

则变阀门调节一年的运行电耗为:

2920×10.526=30735.92KW

2.变速调节的电耗估算:

使用变频调速,由于是连续运行,所以其工作时间为8760小时,由于系连续供水,其供水流量只需要原来的1/3就可满足使用要求,故水泵转速在33%以下的时间居多,考虑到各因素影响,计算时采用供水流量为35%。在起泵初期及运行中突遇大量用水,水泵全速供水仍会占一定比例,我们这样来估算,****流量供水占总运行时间的20%, 35%流量供水占总运行时间的80%。

则变速调节一年的运行电耗为:

8760×1×(10.741×0.2+0.460×0.8)=22041.9KW

因此10KW的电机,变速调节方式比变阀门调节方式可节约的年运行电耗为:

30735.92-22041.9=8694KW

有文献介绍,在节能计算比较时,建议采用曲线拟合的计算方法,这样比常规计算法,更能得到符合实际的结果。

水泵大多在20Hz状态下运行能供出水吗?答案是肯定可以的。因为dlr在实施10T/h锅炉项目中,为了安全曾将给水泵变频器的下限频率设为10Hz,但在用汽负荷很小时,水位投自控时,当调节器已无输出,但水泵由于有10Hz的频率,仍在慢慢转动向锅炉供水,严重时可使水位达到****以上。

 

四.从机械性能来比较

变阀门调节,电机的起动是全压起动,这样对电网的影响就大。起动时水泵由于加速过快,会产生“水锤效应”;而在停机时由于停机过快会产生“空化现象”。这样将造成供水系统及管路振动大、噪音也大,由于水泵是全速运转,故机械磨损也大。

而采用变速调节时,则可对水泵进行软起动和软停车,可做到起动平稳,起动电流可控制在电机的额定电流以内,减少了起动时对电网的冲击,同时调节水量容易,还节约电能;停机时还可减少水锤效应的冲击,以减少冲击力对管道及水泵的损害,提高了供水系统的安全性。由于调速运行还可以降低水泵的机械磨损及噪音,可延长设备的使用寿命,减少了维修工作量和费用。

 

五.要从使用现场的具体情况出发

水位控制的目的是为了保持供水流量的稳定,所以用什么样的控制系统,采用什么形式的流量调节手段,应该说与使用现场的工况有很大的关系,与被控对象的特性有很大的关系,我们在这儿泛泛的谈调节问题、控制问题、节能问题,只是谈一些基本的原理及方法,但其与实际应用是有很大差别的。

针对水泵液位控制系统,什么场合要用变频器(或电动、气动调节阀)来进行连续控制?什么场合要采用对水泵的启、停控制?都应该按生产的需求来选择控制方案。常见的大致有:

1.如果水泵一直是处于满负荷运行的,来谈节能是不可能的,只有当用水的实际流量小于额定流量(****)时,变频器才有用处,这时转速的变化(下降)才会有节能效益。对于这样的工况WY能做的就是选用软起动器来控制电机的启动电流及减少冲击。

2.一般供水系统都具有缓冲装置(如水箱、水槽等)来稳定用水流量的波动,因此就有对水位的检测问题,这才有了水位的控制需求。对于容积较大的设备,液位就相对较稳定,如:一个水塔抽一次水就可以供应用水数小时,一天才需要抽几次水,这样的系统采用断续控制就可达到目的了,只需用液位传感控制器,来控制水泵的启、停。为了减少启动电流及克服水锤效应,选台软启动器更好;变频器在这儿发挥不了作用。

对于1、2两种情况由于水泵是全压、全速的运转,水泵的机械磨损及噪音就大。

3.对需要连续供水的场合,如锅炉汽包水位,自来水或小区供水等场合。这样的系统水泵几乎是一直运行的,为保持水位的稳定,应选择连续供水的水位(水压)的PID控制系统。从节能出发,Z好的方法就是采用变频调速了。

所以说选择什么控制方式,并没有一个固定的模式,只要根据现场的具体情况,进行分析比较就可以选择出Z符合实际的控制方案来实施。

 六.结论

通过以上讨论,dlr认为:

1.如果水泵运行时间长,则选择连续运行控制的变频调速是可以节省电能的。甚至可降低维修费用。象楼主的水泵起、停5-10分钟一个周期,这样的系统应该说起、停还是算比较频繁的了,因此选择变频器来进行连续控制效果是会很好的。

2.如果水泵运行时间很短,而水泵停机时间又较长时,则没有必要选择变频调速(电动、气动调节阀)来进行连续控制。但可考虑用软起动器来解决水泵电机的起动问题,以减少起动电流对电网的冲击,对防止水锤、汽化效应是有好处的。


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