變頻調(diào)速裝置在樹林子加壓泵站中的應用

變頻調(diào)速裝置在樹林子加壓泵站中的應用

馬世波

(遼寧省水利水電勘測設計研究院，遼寧 沈陽110006)

【摘要】從水庫取水的大中型長距離引(調(diào))水工程中的加壓泵站因受水庫水位和調(diào)水流量變化的影響，水泵揚程往往變幅較大，水泵選型方案的合理與否對工程建設投資、運行費用及工程運行管理等具有十分重要的意義。本文結(jié)合遼寧省葫蘆島市青山水庫輸水工程，從技術(shù)和經(jīng)濟上對樹林子加壓泵站水泵設計方案進行了比選，其結(jié)果可為類似工程設計提供參考。

【關(guān)鍵詞】樹林子加壓泵站；變頻調(diào)速；水泵選型方案

中圖分類號：TV675

Application of variable frequency speed regulating device in Shulinzi

Booster Station

MA Shibo

(LiaoningWaterResourcesandHydropowerInvestigationandDesignInstitute,Shenyang110006,China)

Abstract:Booster station in large and medium-sized long-distance water diversion (regulation) project obtaining water from the reservoir is affected by reservoir water level and water regulation flow rate change. Pump head range change is increased, rationality of pump selection scheme has very important significance for engineering construction investment, operation cost, project operation management, etc. In the paper, Qingshan Reservoir Water Diversion Project in Liaoning Huludao was combined for comparing design plans in Shulinzi Booster Station water pumps technically and economically, and the results can provide reference for designing similar projects.

Key words: Shulinzi Booster Station; frequency control; pump selection scheme

1概述

葫蘆島市青山水庫輸水工程是從青山水庫取水，經(jīng)加壓后送往市區(qū)凈水廠。位于中間的樹林子加壓泵站其任務是將水庫的水加壓后送到圍屏山隧洞，加壓泵站最大供水流量為20.86萬m3/d，平均日供水流量17.10萬m3。青山水庫設計死水位68.00m，正常蓄水位85.70m，多年平均水位82.06m，運行水位變幅較大。

2泵站設計條件

根據(jù)青山水庫運行水位及水庫至泵站管道水頭損失，確定的各供水流量下水泵所需揚程見表1。

表1　泵站流量、揚程參數(shù)(水庫正常蓄水位)

3水泵選擇方案

基于泵站具有流量變化較小、揚程變幅較大的特點，確定水泵選擇原則為：水泵按照最大供水流量、水庫死水位工況設計，并保證其他工況運行時盡量處于高效區(qū)內(nèi)。

3.1變頻調(diào)速方案

通過變頻器改變電機的供電頻率以改變電機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)水泵運行工況，使水泵在多種運行工況下，均在較高效率范圍內(nèi)連續(xù)運行。該方案優(yōu)點是運行最為靈活，可手動或自動連續(xù)調(diào)節(jié)；水泵降速運行后，大部分工況運行在高效區(qū)，并可充分利用水庫水能，節(jié)約電能。缺點是需增加變頻設備，且變頻器設備價格較高，一次性投資大。

3.2大小泵組合方案

通過大小泵搭配，使水泵能靈活組合，運行在不同工況下。該方案優(yōu)點是設備投資較少。缺點是水泵種類不同，增加了運行、管理和維修工作量，且不能實現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)。

3.3增加水泵臺數(shù)方案

通過增加水泵臺數(shù)，使水泵組合更加靈活，實現(xiàn)不同工況運行。但較多的水泵臺數(shù)，勢必增加泵房的長度，相應的土建費用較高，增加了運行、管理和維修工作量，并且不能實現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)。

3.4更換水泵葉輪方案

通過更換水泵葉輪，可以利用一部分水庫水能，提高部分運行工況的效率。但由于水庫水位變幅較大，更換葉輪不能保證各工況下均能運行，部分揚程仍需要通過泵后閥門調(diào)節(jié)以滿足運行要求，因此，其耗電量仍然較高，經(jīng)濟指標也較差。

4變頻器臺數(shù)確定

采用變頻器調(diào)速裝置，使水泵變速運行以適應不同的運行工況，達到理想的運行效果，變頻裝置多，運行靈活性強，但一次性設備投資費用也相應較高，因此，在確定水泵變頻器的臺數(shù)時應進行技術(shù)經(jīng)濟比較，使經(jīng)濟技術(shù)性能最優(yōu)。針對泵站最大引水流量(20.86萬m3/d)和最高揚程(49.45m)及平均揚程(32.71m)兩種工況對不同臺數(shù)的變頻方案進行了技術(shù)經(jīng)濟比較，見表2和表3。

水泵特性曲線圖

方案恒速水泵臺數(shù)/臺調(diào)速泵臺數(shù)/臺恒速單泵流量/(m3/h)變頻單泵流量/(m3/h)運行總功率/kW投資總現(xiàn)值/萬元一303709.5301454.067086.76二213709.5312731196.345878.35三123709.5324911168.175836.92四03028971136.655778.48

表3　最大引水流量和平均揚程工況下不同水泵

通過上圖、表2和表3比較得出：水泵在最大引水流量、最高揚程工況下運行時，恒速水泵方案投資總現(xiàn)值最高，而對于1臺變頻或者3臺變頻方案投資總現(xiàn)值差別不大；當水泵在最大引水流量、平均揚程工況下運行時，對于恒速水泵而言，由于水泵揚程降幅較大，致使單泵流量增幅較多，即便運行2臺水泵亦遠遠超過設計流量，故此，需要提升水泵運行揚程，通過泵后閥門調(diào)節(jié)以滿足運行要求，因此，恒速泵運行方案投資總現(xiàn)值均較全變頻方案大，而且此問題在最大引水流量、最低揚程工況運行時將更明顯。

通過方案比較，根據(jù)泵站流量、揚程參數(shù)，對于從變幅較大的水庫取水的中型加壓泵站，采用變頻調(diào)速方案，不僅運行靈活，而且節(jié)能效果明顯，經(jīng)濟優(yōu)勢明顯。因此，該工程采用變頻調(diào)速方案，4臺SFWP80—500S3型臥式雙吸離心泵，3臺變頻，1臺備用。

5結(jié)語

通過對青山水庫加壓泵站變頻方案的技術(shù)經(jīng)濟分析，對于類似青山泵站這種揚程、流量變幅較大的泵站采用變頻調(diào)速裝置其節(jié)能效果是顯著的，尤其是隨著科技的發(fā)展，變頻裝置類電子產(chǎn)品的價格已有較大滑落，同時，品質(zhì)卻得到較大提升，其經(jīng)濟效益將更為可觀，應在類似工程中推薦采用。

參考文獻

[1]GB 50265—2010 泵站設計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2010.

[2]蔣乃昌.水泵及水泵站[M].第四版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998.