摘要：本文著重介紹了揚(yáng)州一水廠在采用變頻調(diào)速技術(shù)對送水泵站機(jī)組進(jìn)行改造和運(yùn)行中得到的經(jīng)驗(yàn)。結(jié)果表明，采用變頻裝置調(diào)速后，不僅能平滑調(diào)節(jié)出廠水壓力，提高生產(chǎn)效率及安全性，還能最大限度節(jié)約電費(fèi)降低制水成本。

　　1．前言
　　 揚(yáng)州一水廠擔(dān)任了揚(yáng)州市東北地區(qū)的重要供水任務(wù)，日設(shè)計(jì)供水量為15.5萬噸。其送水泵房共有5臺水泵機(jī)組（泵機(jī)組技術(shù)參數(shù)見表1）。 2005年6月份開始，城市需水量發(fā)生變化，供水時(shí)變化系數(shù)較大，為滿足管網(wǎng)水量和水壓的要求，選擇1＃（或2＃、3＃）與5＃機(jī)組合，但5號機(jī)組長期運(yùn)行電流在16A左右，比額定電流（20.8A）低達(dá)19%，超過允許不平衡電流10%。在對我廠2005年度3～4份的綜合單位電耗最低僅為280kw?h/km3?Mpa，8～9月份的綜合單位電耗最高達(dá)390kw?h/km3?Mpa，為了降低電耗，停用了5＃機(jī)組，選擇1＃（或2＃、3＃）與4＃機(jī)組合，但增加了機(jī)組的開停次數(shù)，這種供水方式機(jī)組開停頻繁，供水壓力只能作有級調(diào)節(jié)，受操作人員的限制較多。若機(jī)組開停調(diào)整不及時(shí)，隨著用水量的變化，會出現(xiàn)供水壓力的大幅度波動，供水壓力過低、不能滿足用戶要求；壓力過高時(shí)，使管網(wǎng)泄漏和每噸水耗電量增加，造成浪費(fèi)且容易造成爆管事故。目前，變頻調(diào)速技術(shù)已廣泛應(yīng)用于水廠的泵站運(yùn)行控制，在提高供水質(zhì)量和降耗節(jié)能及自動化生產(chǎn)方面都有十分明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，妥善采用調(diào)速技術(shù)是解決泵與管網(wǎng)匹配的最好方法。2006年11月對5＃機(jī)組改造成變頻機(jī)組并投入運(yùn)行，其改造前后泵機(jī)組技術(shù)參數(shù)見表1。

2．變頻調(diào)速運(yùn)行方式的選擇
　　 變頻調(diào)速供水根據(jù)水泵出口壓力的變化情況可分為兩種：變頻恒壓變流量供水和變頻變壓變流量供水。
　　 （1）恒壓變流量供水方式將壓力傳感器設(shè)在水泵機(jī)組出水口，旨在使水泵出水口壓力保持恒定，一般設(shè)定為最不利工況時(shí)水泵出水口所需壓力值。當(dāng)系統(tǒng)所需流量變小時(shí)，水泵出水口壓力(仍為最不利情況下系統(tǒng)所需壓力)大于管路此時(shí)需要的壓力，從而仍會在一定程度上導(dǎo)致靜揚(yáng)程的浪費(fèi)。
　　 （2）變壓變流量供水的壓力傳感器設(shè)置在給水管網(wǎng)末端，PID調(diào)節(jié)器設(shè)定值為管網(wǎng)末端用戶所需的服務(wù)水頭值。系統(tǒng)通過自動調(diào)節(jié)使管網(wǎng)末端水壓保持恒定，使管路特性曲線和系統(tǒng)靜揚(yáng)程不變，而水泵出水口壓力則隨著供水量變化依管路特性曲線而改變，不會由于供水量的減小而產(chǎn)生多余的靜揚(yáng)程，節(jié)能效果較好。
　　 本廠采用PLC控制的變頻供水系統(tǒng)， PLC不僅可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字PID調(diào)節(jié)功能，并可完成水泵機(jī)組的監(jiān)控、自動抽真空等一系列控制功能，并可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制，以達(dá)到最佳的節(jié)電效果。系統(tǒng)分時(shí)段設(shè)置設(shè)定壓力（水泵機(jī)組出水口壓力值）供水，時(shí)段的劃分根據(jù)日供水量的變化規(guī)律完成，并存入PLC中。系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定壓力與反饋壓力的偏差，通過PID調(diào)節(jié)器輸出的模擬信號來控制作變頻運(yùn)行的機(jī)組的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，從而改變泵的出水流量來達(dá)到調(diào)節(jié)供水壓力的目的。本系統(tǒng)在某一時(shí)間段內(nèi)的調(diào)速運(yùn)行方式為恒壓變流量供水，當(dāng)時(shí)間段數(shù)劃分趨向越多時(shí)調(diào)速運(yùn)行方式為變壓變流量供水。
　　 3．變頻泵的選型
　　 變頻泵與工頻泵配置臺數(shù)比例的選定，應(yīng)以充分發(fā)揮每臺變頻泵在調(diào)速運(yùn)行時(shí)仍能較高效率范圍內(nèi)運(yùn)行為原則。如設(shè)一臺變頻泵，應(yīng)使泵的高效區(qū)(其高效范圍比工頻泵運(yùn)行時(shí)的范圍要大)盡可能多地包括出現(xiàn)幾率較大的工況點(diǎn)。
　　 4．運(yùn)行中應(yīng)注意的事項(xiàng)
　　 水泵調(diào)速一般是減速問題，當(dāng)采用變頻調(diào)速時(shí)，原來按工頻狀態(tài)設(shè)計(jì)的泵與電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)均發(fā)生了較大的變化，另外如管路特性曲線、與變頻泵并列運(yùn)行的工頻泵等因素，都會對調(diào)速的范圍產(chǎn)生一定影響，超范圍調(diào)速則難以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。
　　 4.1水泵工藝特點(diǎn)對變頻泵運(yùn)行的基本要求
　　 變頻調(diào)速不可能無限制調(diào)速，當(dāng)水泵轉(zhuǎn)速過小時(shí)，泵的效率將急劇下降，受此影響，水泵調(diào)速高效區(qū)萎縮，若運(yùn)行工況點(diǎn)已超出該區(qū)域，則不宜采用調(diào)速。據(jù)相關(guān)理論變頻調(diào)速不宜低于額定轉(zhuǎn)速50％，最好處于 75％～100％，并應(yīng)結(jié)合實(shí)際經(jīng)計(jì)算確定。我廠規(guī)定不管在何種機(jī)組組合情況下變頻泵運(yùn)行的下限頻率為38Hz。
　　 4.2工頻泵與變頻泵混合供水
　　 采用變頻泵和工頻泵混合供水，應(yīng)注意確保變頻泵與工頻泵都能在高效段運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)，此時(shí)工頻泵就對與之并列運(yùn)行的變頻泵的調(diào)速范圍產(chǎn)生了較大的影響，采取以下措施來改善其運(yùn)行效果：
　　 （1）變頻機(jī)組設(shè)定的壓力值應(yīng)符合所搭配運(yùn)行的定速泵高效段所對應(yīng)的揚(yáng)程要求。
　　 （2）當(dāng)管網(wǎng)流量變化時(shí)，采用開停工頻泵進(jìn)行大調(diào)，利用變頻泵進(jìn)行細(xì)調(diào)。在生產(chǎn)中應(yīng)記錄分析好管網(wǎng)需求水量，可根據(jù)初步估計(jì)的水量合理確定機(jī)組的組合情況，本廠現(xiàn)將變頻機(jī)組作為正常開啟機(jī)組，用工頻泵進(jìn)行調(diào)節(jié)，現(xiàn)廠日供水的范圍為2200～5600 m3/h之間，最小和最大供水量之比為0.4，現(xiàn)采用表2各不同機(jī)組組合的情況進(jìn)行運(yùn)行，在運(yùn)行過程中綜合考慮管網(wǎng)壓力及瞬時(shí)流量值確定機(jī)組的調(diào)配。

表2水泵不同組合適應(yīng)不同用水需求情況