给水变频调速技术的合理应用

王清雨（福州市闽教监理公司）

　　传统水厂供水泵房采用多水泵联合供水方式，在供水过程中，根据用水量随时间、季节的变化调整不同水泵机组的开启，以达到正常供水。长期实践证明，这种供水模式存在能效大，水泵机组工作效率低，电气设备投资大，使用寿命短等弊端。近年来，随着自动化水平的提高，变频调速技术引入了供水行业，这种变频给水设备具有高效节能节水，流量连续可调，自动化程度高，操作控制方便等优点。目前已在供水系统中被广泛应用。

（一）、变频调速原理及常用工作方式

　　对于一定型号的水泵机组，在功率一定的条件下，供水量与扬程呈现反比关系。水泵机组工作效率只有在一定范围内才处于高效运行状态。机组轴功率P、扬程H、流量Q、与转速n之间存在一定关系：P∝n³，H∝n²，Q∝＝n，而水泵的转速可以通过下式得到改变n＝fxb₀／p（式中n——水泵电机转速，p——电机极对数，f——电机供电频率，b0——常数）。
　　由上式可知，改变电机供电频率即可改变水泵转速，从而达到改变水泵机组出水流量，扬程与电机输入功率的目的，这就是变频调速供水技术。常用的变频调速供水技术有恒压变量和变压变最两种供水模式。
　　1、恒压变量变频调速供水技术
　　恒压变量变频调速技术是保持供水泵房总出水管压力不变，改变水泵运行台数或者变频泵转速，以达到改变泵房出水量的方式。对于某一恒定压力H1，可以通过过改变供电频率，在不同转速n¹、n²、n³、……条件下供出不同流量Q₁、Q₂、Q₃……以满足实际用水需要。
　　2、变压变量变频调速供水技术
　　变压变量变频调速供水技术这指通过变频调整水泵机组工况点，使其恰好位于快道特性曲线上，从而实现供水完全相等的方式，实质上是以管网特性曲线作为水泵机组工作特性曲线，它首先计算出流量为零时保证最不利点正常用水的最低压力H0，然后随着用水量的增加，机组扬程沿管道特性曲线H：HO+KQ2向上移动，从而实现变压变量供水。

《二》、变频调速供水技术的特点与选择

　　1、变频供水技术特点：节能，运行成本低，管网运行安全性较高；一次性投资偏高。变频供水技术由于启动电流　　减少，可以节省电力增容与变压器容量。但由于变频供水技术涉及计算机控制技术、仪器仪表技术、给水技术、电力控制技术及相关仪器设备，大大提高了一次性投资费用。
　　2、恒压变量供水特点；较传统供水方式节省能效20%；控制方便，根据泵房出水管压力控制仪表即可实现水泵机组控制；可基本解决由于水量降低造成压力增加带米的管网爆管及漏水损耗大的问题。
　　3、变压变量供水特点：较传统供水方式节省能耗35％；控制合理但实施难度较大，变压变量供水方式首先在泵房出水管上设置流量送变器和压力送变器，并将管网特性参数、各水泵性能参数等输入计算机，计算机根据上述参数对管网进行评差计算，在满足最不利点压力情况下计算泵房出水压力，并将计算压力与压力送变器实浏压力进行比较和PID计算，然后控制变频器调整水泵转速，使两者保持一致，从而实现变压变量供水。变压变量供水可基本解决多余水头带来的管网破坏和跑漏过多问题；设备使用寿命提高且供水安全性高。由于变频供水设备通常采用软启停技术，减小了电机与水泵的磨损破坏，降低了维护工作量，延长了设备使用寿命。同时由于水锤被最大限度避免，也就提高了供水安全性。
　　4、变频技术的选择：根据不同的供水特点，结合不同的使用场所，可选择不同方式以发挥各自的优势，恒压变量方式供水压力基本恒定，对于用水量波动幅度小，用水压力基本不变的工业企业生产供水系统较合适，此方式可减少一次性投资与计算难度，充分满足用水要求、主压变量方式对于用水量变化大、管网复杂的城镇牛活用水较合适。

（三）、经济估算

　　采用变频调速供水技术后，按单机节电20％，电费0.40元/度计，则轴功率55KW电机1年节能：55×24×365×0.4×20%=38544.0元，电机功率为55KW恒压变频控制设备投资额为58000元，由此可见，采用变频调速供水技术后。可在（5.8／3.85）×12=18.1月收回投资，若按设备使用寿命为10年，则经济效益相当可观：（10－18．1／12）×3.85=32.69万元。

（四）、结论

　　1、变频供水技术可以给供水企业卅来巨大的经济效益，并大大提高供水安全性和管网设备的使用寿命。
　　2、工业企业生产供水宜采用恒压变量方式，城镇生活供水宜采用变压变量方式。
　　3、所有水泵机组宜采用软启停装置，最大限度降低水锤发生频率。