泵站變頻機組性能現(xiàn)場測試分析

涂小強

(山西泵站現(xiàn)場測試中心，山西 運城 044000)

1 概述

為不斷提升泵站運行、管理、服務(wù)水平，持續(xù)充分發(fā)揮社會效益，構(gòu)建了科學(xué)高效的灌排泵站標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化管理體系，加快推進(jìn)了泵站管理現(xiàn)代化進(jìn)程。隨著各項規(guī)范制度不斷發(fā)展完善，泵站各項重要指標(biāo)均應(yīng)滿足規(guī)范要求，為獲得泵站機組各項技術(shù)指標(biāo)，按規(guī)范要求應(yīng)對新建或改造后的泵站機組進(jìn)行性能測試，為機組泵站機組驗收提供技術(shù)支撐。

2 測試機組情況

某泵站共安裝臥式離心泵8臺套，其中7#、8#機組均為2018年更新改造項目實施后的新機組。本文僅對8#機組的驗收測試做探討。8#機組水泵轉(zhuǎn)速740r/min，揚程34m，流量1.95m3/s。配套電機轉(zhuǎn)速744r/min，功率1000kW，定子電壓6kV，定子電流121A，功率因數(shù)0.84。啟動方式：變頻啟動。

3 測試內(nèi)容與方法

3.1 測試內(nèi)容

本次測試內(nèi)容包括：①工頻下(即50Hz)，通過改變機組運行工況，測試并計算在9個不同工況條件下，機組裝置效率和水泵效率，并繪制機組實測性能曲線。②不同頻率下，測試并計算機組裝置效率。

3.2 測試方法

裝置效率=裝置有效功率與動力機輸入功率之比的百分?jǐn)?shù)，單位%，即

(1)

水泵效率=有效功率與軸功率之比的百分?jǐn)?shù)，單位%，即

(2)

式中，ρ—水泵過流密度，kg/m3，通過采集一定水樣，在實驗室內(nèi)采用置換法獲得；g—重力加速度，m/s2，取9.81；Q—流量，m3/s，使用精度0.5級便攜式超聲波流量計，外夾式傳感器，在水流流態(tài)相較穩(wěn)定的鋼管段測量；Hsy—裝置揚程，采用水準(zhǔn)儀，結(jié)合鋼卷尺測量進(jìn)出水池水位，Hsy=出水池水位高程減去進(jìn)水池水位高程，m；Pgr—動力機輸入功率，采用雙瓦特表法，配合電流互感器、電壓互感器在開關(guān)柜處進(jìn)行測量，計算獲得動力機輸入功率Pgr，kW，獲得功率因數(shù)cosφ；H—水泵揚程：采用真空壓力表、精密壓力表測量水泵進(jìn)出口測量斷面中心處壓力。結(jié)合測量斷面中心處的高程、以及測量斷面的平均流速數(shù)據(jù)，計算獲得水泵揚程H，m；Pa—軸功率，軸功率的測量視現(xiàn)場實際情況選用負(fù)載率換算法、應(yīng)變片法、扭矩測功法中的一種；一般多采用負(fù)載率換算法。扭矩測功儀相較而言，體積大，現(xiàn)場安裝空間不能保證，應(yīng)變片法測量受應(yīng)變片貼的是否理想，導(dǎo)致測量精度受較大影響，kW；n—轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速測量采用手持式光電轉(zhuǎn)速表直接測量，r/min。

3.3 測試工況的調(diào)節(jié)

(1)工頻下的工況調(diào)節(jié)：通過調(diào)節(jié)水泵后方出水閘閥開度，獲得機組全開點壓力p1和關(guān)死點壓力p2，中間壓力間隔采用均等份分配。工況點數(shù)不宜少于9個點。

(2)變頻條件下的工況調(diào)節(jié)：通過調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，改變機組轉(zhuǎn)速，進(jìn)行測量。

(3)測量時間的選擇：工況調(diào)節(jié)后，單個工況穩(wěn)定時間不宜少于20min，該工況下實際測量時間不宜少于2min，且現(xiàn)場單個工況所有參數(shù)的測量應(yīng)滿足同步進(jìn)行。

3.4 儀器設(shè)備安裝應(yīng)注意的事項

(1)動力機輸入功率Pgr測量接線完成后，應(yīng)經(jīng)第二人檢查無誤后方可使用，同時電動機啟動瞬間存在短時過大電流，應(yīng)對儀器采取保護措施，防止損壞測量儀表，保護措施可借鑒開關(guān)柜內(nèi)二次回路測量端接線方式。對于同步電機，還應(yīng)在勵磁柜處測量勵磁功率。

(2)水泵進(jìn)出口斷面壓力測量，應(yīng)選用合適量程的壓力表，中間根據(jù)測量工況情形，可適時更換。測量時，為保證管路順暢，引壓管內(nèi)不宜有氣泡存在。

4 測試結(jié)果

(1)工頻50Hz運行和變頻運行下的現(xiàn)場實際測試結(jié)果見表1—2。

表1 (50Hz時)裝置效率及水泵效率測試計算結(jié)果表

(2)結(jié)果顯示：46Hz變頻運行時，裝置效率最高為78.05%，出水量為1.820m3/s，輸入功率650.4kW。工頻50Hz運行出水量為1.820m3/s時，對應(yīng)輸入功率約815.0kW，裝置效率僅62.50%。變頻運行節(jié)能效果突顯，機組運行更穩(wěn)定。

(3)依據(jù)現(xiàn)場實際測試數(shù)據(jù)分析結(jié)果，繪制水泵性能實測曲線和機組裝置性能實測曲線如圖1—2所示。圖1—2可同水泵設(shè)計曲線進(jìn)行比較分析，改進(jìn)設(shè)備性能，為管理方實際運行管理提供科學(xué)有效數(shù)據(jù)查詢。

圖1 8#機組水泵性能實測曲線