建筑給排水水泵電機(jī)系統(tǒng)中變頻調(diào)速節(jié)能控制的應(yīng)用

宋剛 鮑文霞

中核工程咨詢有限公司 北京 100071

近年來，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，高能耗問題日益突出，水泵電機(jī)運(yùn)行費(fèi)用也變得越來越高，其運(yùn)行壽命也變得越來越短。因此，我們需要對水泵技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，以最大限度地保護(hù)電機(jī)，減小電機(jī)系統(tǒng)的能耗，提高電機(jī)的運(yùn)行效率。下面通過筆者的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，探討了變頻技術(shù)在電機(jī)水泵中的應(yīng)用，通過變頻技術(shù)在電機(jī)水泵中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能效果[1]。

1 變頻器在水泵節(jié)能改造中應(yīng)用的必要性

變頻器是一種全新的電力控制設(shè)備，是在微電子技術(shù)、變頻技術(shù)作用下，優(yōu)化電機(jī)運(yùn)行過程中的電源頻率，動態(tài)控制交流電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。變頻器具有多樣化優(yōu)勢，比如，結(jié)構(gòu)簡單化，高節(jié)能性、高效率。在運(yùn)行過程中，變頻器會在改變電動機(jī)電子供電頻率的基礎(chǔ)上，順利實(shí)現(xiàn)自身具有的變頻調(diào)度功能。在變頻器作用下，電機(jī)工作頻率、轉(zhuǎn)速屬于正比例關(guān)系，也就是說，電機(jī)轉(zhuǎn)速處于最大值，電機(jī)頻率也達(dá)到最大化[2]。同時，水泵傳統(tǒng)調(diào)度方法是在動態(tài)控制出入口擋板、閥門的基礎(chǔ)上，科學(xué)調(diào)節(jié)水泵運(yùn)行中的給風(fēng)量、給水量，有著較高的輸入功率，擋板、閥門二者截流中能源消耗量較大，導(dǎo)致水泵運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益不斷降低，水泵節(jié)能改造勢在必行。變頻器在水泵節(jié)能改造環(huán)節(jié)的應(yīng)用可以最大化降低水泵運(yùn)行能源消耗量，具有較好的節(jié)能性能，日常運(yùn)行也更加安全、可靠，利于企業(yè)降低水泵運(yùn)行方面投入的成本，具有較好的運(yùn)營效益。

2 給排水水泵電機(jī)系統(tǒng)變頻調(diào)速節(jié)能的重點(diǎn)與優(yōu)化建議

2.1 變頻調(diào)速節(jié)能的重點(diǎn)

抗電磁干擾的能力是節(jié)能控制系統(tǒng)必須具備的，安裝抗電磁干擾裝置能夠有效避免非正弦波的干擾，確?？刂葡到y(tǒng)的計時器、傳感器與電腦主機(jī)等儀器的平穩(wěn)運(yùn)行。換句話說，在優(yōu)化變頻調(diào)速系統(tǒng)時，禁止改變系統(tǒng)中零件設(shè)備與其他零件的正常數(shù)據(jù)。一旦變頻調(diào)速中發(fā)生故障，例如水量系統(tǒng)故障等，系統(tǒng)會立即發(fā)出有關(guān)指令控制系統(tǒng)運(yùn)行將采用恒功率的方式，減少對系統(tǒng)水量的影響。一般來說，一旦控制系統(tǒng)產(chǎn)生故障，系統(tǒng)內(nèi)部的報警裝置能夠及時發(fā)出警報，有關(guān)管理人員應(yīng)及時維修、檢測相關(guān)設(shè)備，并啟動備用系統(tǒng)。

2.2 科學(xué)設(shè)計水泵變頻調(diào)速

在應(yīng)用變頻器過程中，企業(yè)要根據(jù)水泵運(yùn)行狀態(tài)，科學(xué)開展水泵變頻調(diào)速設(shè)計工作。企業(yè)要借助超聲波液位計，準(zhǔn)確測量出水泵集水井液位具體高度，將數(shù)值轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)電信號，并傳輸?shù)絇LC系統(tǒng)中，再進(jìn)行合理化計算；在對比、分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，獲取所需的偏差數(shù)值，將其轉(zhuǎn)化為水泵實(shí)時調(diào)節(jié)信號，傳輸?shù)阶冾l調(diào)速器中，科學(xué)轉(zhuǎn)變水泵輸入的交流電，使其成為不間斷可調(diào)電壓和頻率作用下的交流電，供給運(yùn)行中的水泵電機(jī)，優(yōu)化水泵變頻調(diào)速設(shè)計[3]。同時，企業(yè)要注重水泵供水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，以水泵最大化供水量為基點(diǎn)，結(jié)合水泵運(yùn)行狀態(tài)，科學(xué)設(shè)置變頻調(diào)速裝置，有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)水泵調(diào)速缺陷，科學(xué)解決水泵供水問題，促使供水系統(tǒng)處于穩(wěn)定運(yùn)行中，自動化控制水流量，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)問題。在此過程中，企業(yè)要根據(jù)水泵工藝特征、水泵運(yùn)行情況與水泵電機(jī)運(yùn)行效率，準(zhǔn)確把握水泵調(diào)速范圍，優(yōu)化利用變頻調(diào)速方法，避免水泵電機(jī)輸出功率、水泵機(jī)組功率等受到影響，提高供水過程中水資源利用效率，也使水泵在變頻調(diào)速作用下具有較好的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 給排水水泵電機(jī)變頻調(diào)速的優(yōu)化建議

假設(shè)給排水水泵電機(jī)系統(tǒng)使用三臺水泵，綜合考慮給排水系統(tǒng)的實(shí)際情況，堅(jiān)持改動最小、經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)等原則對電機(jī)拖動系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)給排水電機(jī)拖動系統(tǒng)安全、可靠地運(yùn)行。企業(yè)應(yīng)在可考慮編程邏輯控制器與變頻器的基礎(chǔ)上，完善排水電機(jī)拖動系統(tǒng)建設(shè)[4]。從表1數(shù)據(jù)看來，在變頻條件下，水泵電機(jī)的運(yùn)行電流為287A，額定功率為220kW，運(yùn)行功率為153kW；在同一頻率情況下，水泵電機(jī)的運(yùn)行電流為416A，額定功率為220kW，運(yùn)行功率為153kW，功率因素為0.75。在其他條件相同的情況下，1號電機(jī)與2號電機(jī)相比，前者的運(yùn)行性能要更加平穩(wěn)，設(shè)備的平均運(yùn)行電流低于287A，實(shí)際節(jié)電效率可達(dá)40%以上，節(jié)能降耗效果十分顯著。采用帶可編程邏輯控制器的控制方式。目前，邏輯電子電路控制方式、帶可編程邏輯控制器的控制方式、單片微機(jī)電路控制方式被廣泛地應(yīng)用于給排水設(shè)備的控制中。邏輯電子電路的控制方式的使用成本較低，然而其自身的局限性較大，抗干擾度與控制精度較低，難以滿足實(shí)際需求。單片微機(jī)電路控制方式其性能要優(yōu)于邏輯電子電路控制方式，但其仍有一定的不足。單片微機(jī)電路發(fā)生故障時，有關(guān)人員必須修復(fù)整條電路才能有效處理故障。帶可編程邏輯控制器的控制方式具有較大優(yōu)勢。例如通過對電機(jī)速度進(jìn)行調(diào)整能夠改變水壓。當(dāng)程序接受相關(guān)壓力信號時，借助調(diào)節(jié)器能夠較為精確地計算分析壓力信號，并在分析后可以及時傳回變頻信號。給排水水泵帶電系統(tǒng)變速調(diào)節(jié)采用帶可編程邏輯控制器方式，能夠使系統(tǒng)恒壓供水，節(jié)約系統(tǒng)的運(yùn)行成本[5]。

3 結(jié)語

綜上所述，就變頻調(diào)速技術(shù)在某水泵電機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，實(shí)踐證明，變頻調(diào)速控制系統(tǒng)具有節(jié)能經(jīng)濟(jì)效果，在實(shí)際應(yīng)用中，水泵電機(jī)可采用變頻調(diào)速技術(shù)來實(shí)現(xiàn)節(jié)能，不僅可以節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境，而且能夠保持電機(jī)的性能，延長電機(jī)的使用壽命。故探討變頻技術(shù)在電機(jī)水泵中的應(yīng)用具有較高的應(yīng)用價值和推廣意義。