探析调速供水的节能和降耗节约成本

来源:用户上传      作者:

　　【摘要】调速供水在日常工作中已经得以普遍应用。文章对调速供水在节能和降耗方面的运作机制进行了系统的分析，指出在实际使用过程中，因为不注重节能减排机制，导致节能减排效果不突出，进而深入分析了影响其调速和节能效果的因素及成本，具有较强的现实意义。
　　【关键词】调速机制 变频 节能降耗
　　一、序言
　　给水工程中，为了要保证供水的稳定性和可靠性，通常采用的方法是根据给水管道的最低工作流量和扬程而确定。但这种方法也经常会遇见管道高峰水量不大，导致在大多数时间里，水量都是在低于最不利于工作的状态时的流量，从而使得水泵经常会处于负荷状态下工作。因此，水泵常常部分负荷运行的调节是在实际工作中必须面对的问题。在实践中，逐渐探索出很多方法，在这些方法中，利用变频调速的方法是最常见的方法，也是目前最为便捷和节能的方法。这种方法随着当前国内变频调速器价格不断降低的现状，极大地扩大了调速供水的使用范围。当然，不可否认的是当前国内对于变频调速泵在节能减排中的工作机制和分析中存在很多不确定的因素，需要深入探究。
　　二、调速供水节能降耗的工作原理分析
　　目前，按照水泵出口的情况，通常市面上使用的变频调速装备可以分为两种：水泵变频调速恒压变流量运行和水泵变频调速变压变流量运行。前者的工作原理是将控制参数恒定，设定不变的压强；后者是指装备按照水管网络的特性需求提供变压供水。通常来说，变压供水主要是将控制点的压力恒定，但是控制点通常是管网中最不利于控制的环节；另外一种情况是将设备出口按照设定的管网进行特殊控制。前者只需要对有关变压器的布网和安装调适；后者必须要求获得不同阶段的压力及其流量之间的关系和数据，之后针对这些基础数据建立相应的管网模型数据库。
　　水泵耗能有两种工作原理的能耗情况。水泵的工况点是由两个部分的共同焦点决定的，这两个部分分别是水泵运行特性和管网特性。通过对这两部分的对比，我们可以得到如下信息：水泵在不变的速率下工作时，工况点通常在一条曲线上来回移动。因此，在管网里的水流量减小时，这时候就要将阀门进行适当调整，将用户压力提高，只有这样，理论上才能确保管网的位置。但是，实际上管网的位置跟理论中不一致，而是偏下的。也就是说，在中扬程中，流量愈小，浪费愈大。
　　当采用恒压的水泵变频调速时，管网的指定流量开始变化，这时管网还在偏下处工作。这样比较起来，流量小的阶段中的节能情况比流量大的阶段中的浪费要多，这时扬程的工作效率就比较低下。但是，当采用变频调速变压技术时，在既定的管网特性中，可以利用调节水泵的转速和工作原理，将工况点依照管网本身的特性进行合理移动，当流量在变化的过程中，将扬程转速也做相应的调节，这样就使得扬程没有多余的浪费，减少了相应的浪费量。
　　因此，在这种机制的运行下，水泵供水是最为科学合理的。同时，通过比较这两种供水方法，可以得出，变压变流量的供水机制比较优良，不仅能够提高管网的可靠性能，还能提高工作适应性，将管网的安装、检修、保养、维护的工作量大大减少。
　　三、调速供水的限制条件分析
　　在实际工作中，系统的节能效果并不都是依据转速的高低而定的。实践中，我们知道，水泵轴的工作动力是随着转速而定的。当转速下降时，轴也会加速下降。因此，在实际应用中，应当充分考虑调速装置和水泵自身的效率。同时，还应当注重管网特性和定速泵等多方面在互动过程中的应用，超出装置本身的效能则很难实现节能减排的作用。
　　（一）转速的影响机制
　　电机往往不是一个比较固定的值，它通常随着其转速的变动进行改变。前文提到，转速下降时，轴的功率会随之加速下降。当电机超出额定功率时，或出现实际工作频率偏移工频非常多的时候，就会影响电机的工作效率，使其工作效率大幅下降，这就会影响到整个系统的工作效率和工作能耗。在变频器的带动下，异步电动机的电流会增加百分之五左右，电机在比较低的速率下工作时，冷却风扇的转速也会随之下降，降低给风量，进而增加了电机运行的安全效能。
　　（二）水泵性能对调速的限定
　　通常，无论哪种水泵与变频器的使用，都要根据水泵的自身特性进行设计。水泵在工作过程中，只能在有限的调速范围和流量区间内可以高速、高效的运行。如果一旦脱离了有限的调速范围和流量区间，水泵的调控和反应速度也并不是完全能够通过调速来达到统一、高速、高效运行，进而水泵也不能达到效率最大化的利用率。当水泵高效运行时，实际工作时的工况点也在同样区域，水泵运行效率越低，水泵实际工作时的工况点距离水泵运行区域越偏远，进而实际工况点偏离情况越远，达不到理想的利用状态。
　　（三）定速泵的影响分析
　　实际工作中，供水系统通常都不是单一的，往往有多台水泵共同使用。因为设备比较昂贵，在实际工作中不会将所有的水泵都调速，而采用混搭的方法进行联合供水。因此，在这种结构中，必须注重定速与调速泵的高效运行，达到两者的最优工作状态。但是，要想达到两者的最优还必须注意以下两个方面：
　　第一，相同型号的水泵并列使用时，可以比较灵活的掌握系统工作状态，但是往往难以兼顾定速和调速水泵同时处于高效阶段的运行，因此，这种情况下的可操作范围是比较小的；
　　第二，当不同型号的调速和定速水泵并列使用时，如果能够将调速泵的工作状态处于最优，实现尽可能的调速工作，当调速泵额定转速扬程达到定速泵高效泵左端点扬程，即可实现最优的工作状态。
　　（四）管路特性的影响分析
　　管网特性对调频供水也有着明显的影响。虽然改变水泵性能曲线是水泵调节的重要方法，但是不同的管网特性对调速节能减排的效果和成本却千差万别。在设计相同的三个供水系统里，均需要将流量调到一个固定点。但是，虽然调速水泵的性能相同，型号一致，但是由于管网特性的不同，也会产生不同的降耗成本。
　　四、结论
　　变频调速在国内水泵节能技术中得到了广泛应用，但是它的使用条件却比较严格，不能简单地应用在任何环境中的任何供水系统里。因此，在实际工作中，应当具体问题具体分析。变压变流量供水比恒压变流量供水更节能，但它的应用难题有待我们进一步研究。
　　参考文献
　　[1]汤跃，尚亚波等.频调速恒压与变压供水的能耗分析[J].排灌机械，2007，（01）：22-23.
　　[2]林长江.供水企业广开节能降耗蹊径探析[J].科技成果纵横，2011，（05）：46-48.
　　[3]袁潮清.中国节能降耗途径的节能效果测算及优化研究[D].南京航空航天大学，2010（03）：9-12.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/3/view-11622146.htm