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低压在给水系统中的合理利用

发布时间:2021-11-10 14:42:26

一.天津纪庄子再生水厂居民区泵房供水现状:

天津纪庄子再生水厂居民区送水泵设计日供水能力为3万吨/日,主要为梅江居住区居民用户提供生活杂用水,小区景体补水,园林绿化及水厂生产用冷却水、循环水。居民区送水泵房采用的设备类型为中开双吸给水泵,其中4台型号HV200-150-400/4P-55KW 卧式泵(2台采用变频控制,2台为定速控制,功率为55KW),2台型号为ESV-80-50-200/2P-18.5KW立式泵(1台为变频器控制,1 台为定速控制,功率为18.5KW)。对外供水系统为恒压供水:由于众多用户不同时刻用水需求不同,供水系统中供水量为实时变化,为保证用户恒压用水需求,就需要变频泵与运行,通过变频器调整电动机频率,改变电动机转速,从而调整送水量,得以维持管网恒压,(即用户用水量瞬间增大,管网压力出现减小趋势,变频器频率增加,电机转速加快,送水泵出水量增加,使管网压力重新回到设定值。反之亦然。)这样能保证所有用户正常用水。

二.低压变频器调速技术原理:

(一)调速就是在同一负载下能得到不同的转速,以满足生产过程的要求。在讨论变频器调速时,首先研究公式:
       n = (1- s ) n0 = (1- s ) 60 f1 / p (1)
       其中: n : 电动机的转速
       n0: 电动机的同步转速
       s : 电动机的转差率
       p: 电动机绕组的极对数
       通过公式(1)表明,改变电动机的转速有三种可能:
       a. 变极调速
       b. 变频调速
       c. 变转差率调速

(二)变频调速技术

近年来变频调速技术发展很快,目前主要采用如下图所示:

变频器是由可控硅整流器和可控硅逆变器组成。整流器先将50HZ的交流电变换为直流电,再由逆变器变换为频率可调、电压有效值也可调的三相交流电,供给异步电动机。由此可得到电动机的无级调速,并具有硬的机械特性。

三.变频器的合理节能利用

(一)送水变频泵流量与转速、频率的关系:
       Q1 = ( n1 / n) Q (2)
       其中: n : 泵的额定转速
       Q :泵的额定流量
       n1 : 泵在低于额定转速下的某一速度
       Q1:与转速n1对应的出水流量
       根据 n = 60f1 (1- s ) / p (3)
       可得 Q1 = ( f / f1 ) Q (4)
       其中:f 1 :电源的频率(50HZ)
       f :与电动机某一转速 n1对应的频率

(二)送水变频泵功率与转速、频率的关系
       N1 = (n1 / n)3 N (5)
       其中:N:泵的额定功率
       N1:与转速 n1对应的功率
       根据公式(3)与公式(5)可得到功率与频率之间的关系:
       N1 = (n1 / n)3 N = (f / f1 )3 N (6)

(三 )送水泵扬程与转速、频率的关系:
       H1 = (n1 / n )2 H (7)
       其中:H:泵的额定扬程
       H1:与n1对应的扬程
       通过公式(3)与公式(7)可得出:
       H1 = (f / f1 )2 H (8)

(四)使用变频器达到节能目的的结论与措施:
(1)实际运行过程中我们使用小变频泵(18.5KW),在流量为0m3/h~80 m3/h时,对应的频率变化在25HZ~43HZ之间,根据公式(6),理论计算小变频泵的功率变化在2.3~11.76KW之间;而使用大变频泵(55KW),在 流量为 0m3/h~80 m3/h时,对应的频率在30HZ~34HZ之间,根据公式(6)计算,大变频泵的最小功率消耗不低于11.88KW。由此可见,当外网需水量为小流量时(如冬季或夜间恒压供水时),我们可运行小变频泵,降低电网消耗。

(2)通过公式(6)与(8)我们可得到送水变频泵功率与扬程的关系:
       N1 / N = (f / f1)3 (9)
       H1 / H = (f / f1 )2 (10)
       N1 /N = (H1 / H )3/2 (11)
由公式(11)可以看出,当扬程降低时,即管网恒压值降低时,变频器的功率消耗也会降低,当我们的供水用户同时用水概率教低时,特别是在夜间,我们可以将管网恒压值设定的适当低一些,会降低变频泵的能量损耗。

四.变频器在城市给水系统中合理利用的展望

现代城市给水系统中,采用变频泵调整出水流量,代替传统的通过手动调整出水阀门开度,是近代人类科技不断进步的结果,同时也降低送水泵的能耗,降低了水厂的运行成本,增强对外供水的稳定性,可靠性,从电气角度使水厂向“低耗高效”实现了跨越发展。如何充分利用好变频器对水厂运行意义重大。


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