淺析調(diào)速供水的節(jié)能降耗和節(jié)約成本

黃蕓東

【摘 要】在當(dāng)下21世紀(jì)，城市管網(wǎng)恒壓供水已經(jīng)成為現(xiàn)代化城市的一種象征，這也促使變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)在在當(dāng)下城市供水領(lǐng)域中被普遍使用，其不僅能達(dá)到恒壓供水的目的，而且還具備節(jié)省資源和避免浪費(fèi)等重大作用。

【關(guān)鍵詞】調(diào)速機(jī)制；變頻；節(jié)能降耗

一、前言

在供給水工程中，為確保實(shí)現(xiàn)穩(wěn)固和可靠的城市供水需求，普遍通過使用供揚(yáng)程、水管道的最低工作流量的措施來進(jìn)行斷定。然而該措施仍然會(huì)高頻率地碰到高峰時(shí)期水量小的問題，造成供水流量在大部分的時(shí)間中都是處于有礙工作的狀況中，以至于水泵會(huì)長(zhǎng)期運(yùn)行在負(fù)荷狀態(tài)下，嚴(yán)重影響其性能。如今國(guó)內(nèi)對(duì)變頻調(diào)速泵在節(jié)約資源、降低能耗方面的工作機(jī)制和解析中仍存在大量未知要素，這要求我們進(jìn)行深層次的鉆研。

二、影響調(diào)速供水的因素

在切實(shí)進(jìn)行工作時(shí)，水泵轉(zhuǎn)速的高低并不是判斷節(jié)能效果是否良好的標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)踐過程中，了解到水泵軸的轉(zhuǎn)速是取決于它工作的動(dòng)力的。若轉(zhuǎn)速減低，軸也會(huì)隨其快速降低。所以在現(xiàn)實(shí)使用中，我們不僅要考慮調(diào)速設(shè)備本身的效率，還要考慮水泵的效率。與此同時(shí)，定速水泵和管網(wǎng)性在協(xié)同運(yùn)行中的操縱也是我們不可以忽視的地方，如果其效果高于設(shè)備本身的能力，那么節(jié)約能耗的作用就難完成。

1.轉(zhuǎn)速的影響機(jī)制

電機(jī)的值受轉(zhuǎn)速影響通常是無法確定的，其一般是因轉(zhuǎn)速變化而變化的。如前所述，當(dāng)水泵的轉(zhuǎn)速降低時(shí)，必將導(dǎo)致其軸的功率也迅速降低。若電機(jī)進(jìn)行工作時(shí)的頻率出現(xiàn)偏離工頻比較多的時(shí)候，或者高出限定功率的時(shí)候，必定會(huì)使電機(jī)的工作效率下降，大范圍地降低了其工作性能，從而造成整個(gè)系統(tǒng)的工作效果及成本資源消耗嚴(yán)重受損。如果采用變頻器驅(qū)動(dòng)，那么異步電動(dòng)機(jī)電流將會(huì)增長(zhǎng)5%。并且電機(jī)運(yùn)行速度偏低時(shí)將會(huì)嚴(yán)重影響冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，導(dǎo)致其速率減慢，給風(fēng)量也會(huì)減少，從而進(jìn)一步提高了電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性和效率。

2.水泵性能對(duì)調(diào)速的限定

一般不管采用哪種水泵或變頻器，都需要判斷水泵的自身特性，根據(jù)其進(jìn)行制作的。水泵再使用期間，想要快速和有效的進(jìn)行應(yīng)用，就必須處在存在限制的流量區(qū)域和調(diào)速領(lǐng)域內(nèi)。然而要是離開了以上區(qū)間，水泵的調(diào)控和反應(yīng)能力就無法經(jīng)過調(diào)速來實(shí)現(xiàn)其統(tǒng)一、快速和有效的運(yùn)轉(zhuǎn)，并且水泵的利用效能同樣無法實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。在水泵進(jìn)行高效率應(yīng)用時(shí)，其真實(shí)工作期間的工況點(diǎn)也處在同一區(qū)間內(nèi)，促使水泵應(yīng)用效能下降，從而出現(xiàn)真實(shí)進(jìn)行工作期間的工況點(diǎn)偏離范圍變大的情況，導(dǎo)致其利用率不能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的要求。

3.定速泵的影響分析

在切實(shí)進(jìn)行工作期間，通常會(huì)共同使用多臺(tái)水泵，這也使得供水系統(tǒng)不具備單一性。但是其設(shè)施價(jià)格過高，所以在現(xiàn)實(shí)使用中并不會(huì)使所有水泵都進(jìn)行調(diào)速，通常都運(yùn)用協(xié)作運(yùn)行的方法來實(shí)現(xiàn)供水功能。故而，在以上系統(tǒng)構(gòu)造中，如果想要使定速和調(diào)速泵處于最佳運(yùn)行狀況，就必須使兩者都實(shí)現(xiàn)高速高效運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，想要實(shí)現(xiàn)兩者的最佳狀態(tài)應(yīng)當(dāng)注重下面兩點(diǎn)：首先，并排使用同一型號(hào)的水泵，能夠較為機(jī)敏的控制系統(tǒng)運(yùn)行狀況，但無法同時(shí)將定速和調(diào)速水泵保持在高效率的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，這也體現(xiàn)出該狀況下的操控范濤偏小的劣勢(shì)。其次，在并排運(yùn)轉(zhuǎn)非同一型號(hào)的定速和調(diào)速水泵的過程中，使調(diào)速水泵保持在最佳運(yùn)行狀況，就能夠達(dá)到最大效率的調(diào)速工作目的，當(dāng)調(diào)速泵額定轉(zhuǎn)速揚(yáng)程達(dá)到定速泵高效泵左端點(diǎn)揚(yáng)程，就能夠達(dá)到最佳的工作狀態(tài)。

4.管路特性的影響

管網(wǎng)特性對(duì)調(diào)頻供水而言具有鮮明的影響力。即使調(diào)動(dòng)水泵性能曲線是水泵調(diào)節(jié)的主要方式，但網(wǎng)管特性的差異會(huì)導(dǎo)致調(diào)速節(jié)能減排效果和成本出現(xiàn)截然不同的現(xiàn)象。在設(shè)計(jì)相同的3個(gè)供水系統(tǒng)中，都需要將流量設(shè)置到某個(gè)固定點(diǎn)。雖然調(diào)速水泵的性能和型號(hào)都相同，但是由于管網(wǎng)特性存在一定的差異性，也能夠?qū)е鲁霈F(xiàn)不同的損耗成本。

三、如何有效的節(jié)能降耗

1.轉(zhuǎn)速調(diào)整節(jié)能降耗

供水領(lǐng)域中有一個(gè)重要特質(zhì)即連續(xù)運(yùn)行，由于人們的生產(chǎn)和生活都是以自來水為基礎(chǔ)進(jìn)行的，同時(shí)用水量也存在多個(gè)峰谷期，這就要求管網(wǎng)壓力必具備實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)能力，促使我們針對(duì)送水泵的流量、揚(yáng)程必須展開持續(xù)性的調(diào)動(dòng)。其中流量及揚(yáng)程是供水管網(wǎng)中應(yīng)當(dāng)進(jìn)行調(diào)節(jié)的兩個(gè)重要參數(shù)。

調(diào)度流量和揚(yáng)程在原則上有兩個(gè)方法：一是截流調(diào)節(jié)，保持泵的轉(zhuǎn)速，通過調(diào)動(dòng)供水管路上閥門的開度來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。在使用截流調(diào)節(jié)時(shí)，流量和揚(yáng)程會(huì)變小，然而因?yàn)橥蟿?dòng)電機(jī)的輸出功率沒有出現(xiàn)大幅度的變化，所以造成配水單耗產(chǎn)生高強(qiáng)度的增加，促使大批電能被浪費(fèi)。二是變速調(diào)節(jié)，也就是保持供水管路的狀態(tài)，使泵的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，眾所周知由流體機(jī)械理論來決定的，在雷同工況下，泵的流量，揚(yáng)程和功率分別與其轉(zhuǎn)速的一次方、二次方和三次方成正比，因此通過使用調(diào)速調(diào)節(jié)流量和揚(yáng)程的手段能夠高強(qiáng)度地減少配水單耗，以實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度避免浪費(fèi)的目標(biāo)。

依照本人的經(jīng)歷，當(dāng)使用變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)時(shí)其配水單耗是363.56KWh/Km3Mpa，而使用工頻供水系統(tǒng)時(shí)的配水單耗是452.61KWh/Km3Mpa，因此變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的節(jié)能成效是十分明顯的。

2.降低電耗

就城市而言，其使用的電能總量與工業(yè)企業(yè)同樣都相對(duì)偏高，其中自來水公司是最耗電一種。水廠泵使用的電能最多，大概占總耗電量的97%。而城市管網(wǎng)向外漏水造成水泵的使用臺(tái)數(shù)增多，并拉長(zhǎng)了水泵的應(yīng)用時(shí)間，這就是主要導(dǎo)致泵房耗電量過大的原因。

（1）減少漏水量

由于我市城鎮(zhèn)大多數(shù)管網(wǎng)使用時(shí)間較長(zhǎng)，故而出現(xiàn)老舊、抗壓能力弱、容易出現(xiàn)爆管、漏水處較多等問題。特別是在晚上，人民用水量突然降低造成管網(wǎng)壓力加大，漏水量加大，并且這種現(xiàn)象只能通過擴(kuò)大水泵運(yùn)行數(shù)量和拉長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行處理，從而導(dǎo)致大量電能被浪費(fèi)。故而，加大查漏補(bǔ)并進(jìn)行修補(bǔ)的力度是減少電能浪費(fèi)份重要措施。前些年，我公司請(qǐng)保定市專業(yè)查漏隊(duì)針對(duì)自身管網(wǎng)展開全面的檢測(cè)，檢測(cè)出一些嚴(yán)重的漏點(diǎn)并進(jìn)行修補(bǔ)，降低了自來水的泄漏量。并且在該過程中噴訓(xùn)了一些專業(yè)查漏人員以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)遠(yuǎn)性的查漏工作。

（2）改造水泵技術(shù)

使用恒壓變頻控制供水具備以下3個(gè)好處：一是使用方式簡(jiǎn)潔易懂無需手動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)水閥門，大幅度的降低了員工的勞動(dòng)力度，提升了員工的工作效能。二是水泵啟動(dòng)時(shí)雜音小、電流小，并在一定程度上避免了電網(wǎng)的沖擊，維護(hù)了電動(dòng)機(jī)的使用質(zhì)量，避免了維修資源的浪費(fèi)。三是維持供水壓力恒定，在降低電動(dòng)機(jī)無功功率的同時(shí)提升了水泵的運(yùn)行效能，并且避免了資源的浪費(fèi)，使用恒壓變頻技能可以促使管網(wǎng)供水壓力保持恒定，進(jìn)而能夠控制因?yàn)橐归g用水量減少導(dǎo)致管網(wǎng)壓力急速增長(zhǎng)的現(xiàn)象，降低爆管事件發(fā)生的幾率，避免漏水量變大。

（3）加強(qiáng)施工質(zhì)量管理

因?yàn)樵谘b置供水管道的過程中會(huì)出現(xiàn)建設(shè)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象，所以一些管道可能會(huì)出現(xiàn)漏水事件。故而，認(rèn)真遵守并執(zhí)行相關(guān)規(guī)定，根據(jù)建設(shè)流程進(jìn)行施工，加強(qiáng)建設(shè)管理，通過管理的手段實(shí)現(xiàn)提高管道裝置水平，降低管道泄漏事件的發(fā)生。

四、壓力調(diào)節(jié)節(jié)約成本的措施

若一個(gè)供水管網(wǎng)中具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的水泵站，那么想要憑借使用不同效用的水泵分別展開調(diào)整的手段達(dá)到掌控網(wǎng)管壓力的目的，就必須進(jìn)行多次倒泵和截流。眾所周知，工頻電機(jī)實(shí)現(xiàn)啟停的時(shí)間是1s以內(nèi)，因此水泵的啟停定然會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)水錘效應(yīng)，而供水管網(wǎng)中的爆管事件基本上都是由該效應(yīng)引起的，并且每次爆管都會(huì)出現(xiàn)耗損大量資源及修理資金等多余支出。

若是一個(gè)供水管網(wǎng)里存在多于兩個(gè)的變頻調(diào)速供水系統(tǒng)，能夠在很大程度上改善這種狀況，一是必須使用大功率的變頻調(diào)速供水系統(tǒng)，其能夠大范濤的對(duì)流量和揚(yáng)程進(jìn)行調(diào)整，高效率的降低了水泵的啟停頻率。二是在每次啟停電機(jī)的過程中，變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)能夠配置科學(xué)性線性加速或減速時(shí)間，從而達(dá)到除去產(chǎn)生水錘效應(yīng)的目的，并且還能夠防止電機(jī)發(fā)動(dòng)過程中對(duì)電網(wǎng)造成沖擊。

五、結(jié)語

變頻調(diào)速在我國(guó)水泵節(jié)能技能領(lǐng)域中被普遍使用，同時(shí)其使用的前提要求是相當(dāng)嚴(yán)厲的，是無法簡(jiǎn)易地被任意環(huán)境中的任意供水系統(tǒng)使用的。故而在切實(shí)進(jìn)行工作時(shí)，理應(yīng)針對(duì)詳細(xì)問題進(jìn)行詳細(xì)探析。與恒壓變流量供水系統(tǒng)相比，變壓變流量系統(tǒng)減少消耗能源的能力更強(qiáng)，然而其使用時(shí)的困難需要我們進(jìn)行深入性的研究。

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