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節能節電
中科宇杰：水泵的變頻節能改造方案
節能降耗已經成中國經濟發展規劃綱要的主要內容，尤其對電力、鋼鐵、有色、石油化工、水處理等工業領域高耗能企業提出了更加嚴格的減排目標。水泵作為工業核心流體輸送紐帶，耗電量約占企業全部電耗的65%左右，尤其水泵類負荷的效率比較低。企業必須通過降低成本來提高經濟效益。才能增強競爭力，在降低生產成本中，節約用電是一個重要的經濟環節。
一、情況概述
企業中的供水系統是根據用水量的需求進行調節，是采用調整泵出門閥門來調節流量，需要專人值守，在不同的情況下，開關閥門。勞動強度較大，同時，由于閥門的強制節流使泵形成旋渦沖擊，產生了強烈的振動和噪聲，對泵的使用壽命、維護修理都加大了不利的損耗。再就是由于電動機的轉矩基本恒定，這種調節方式形成的供水壓力較高，造成嚴重的節流功率損失，泵的效率降低，造成電力的浪費。
二、水泵變頻節能改造的調速性能
水泵在改變轉速時，其內部幾何尺寸沒有改變，所以，據水泵的相似原理可知：當轉速變化時，流量與轉速成正比，揚程與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的立方成正比，得出：同一臺泵當轉速變化時，水泵的主要性能參數將接上述比例定律而變化，并且，在變化過程中可保持效率基本不變，若水泵機組轉速可調，我們就可以改變某臺水泵的轉速以適應當時需水量的變化，這樣就可以避免水泵機組在低效率區域運轉造成的電動機過載，另一方面，也可以避免供水壓力偏高所造成的浪費。同時，水泵隨著轉速的變慢而使軸功率大為減少，電動機輸入功率也隨之減少，這就是調速水泵在供水系統中所起的節能作用。
三、水泵變頻節能改造減速的機泵原理
根據交流電動機工作原理中的轉速關系，n=60f(1-s)/p,從公式中得出：均勻改變電動機定子繞組的電源頻率，就可以平滑地改變電動機的同步轉速。電動機轉速變慢，軸功率就相應減少，電動機輸入功率也隨之減少，這就是水泵調速的節能作用。
交流電動機轉速物性為一條稍向下傾斜的曲線，如圖A所示，調速時的特性仍為稍向下傾斜曲線，是在不同頻率時相互平等的一組曲線，如圖B所示：
從圖A、圖B中可以看出，變頻器的調速特性基本保持了電動機固有的轉速特性，它是一組不同頻率時相互平行的特性曲線。
變頻調速具有以下優點：
①轉差率小，轉差損失小，效率可高達90~95%以上。
②實現平滑地無級調速，精度高，調速范圍寬(0~100%)，頻率變化范圍大(0~50Hz)。
③起動轉矩大(可達額定值的1.1倍)，實現軟啟動減輕啟動電流的沖擊。
④提高電網側功率因數。
⑤變頻器可采用高速度的16位CPU與專用的大規模集成電路配合，用軟件實現V/5自動調整，具有與計算機可編程控制器聯機控制的功能，容易實現生產過程的自動控制。
⑥安裝容易，調試方便，操作簡單。
⑦不僅適用于水泵，風機類負荷的節能調速，而且也適用于舊設備的改造，對改善工藝條件，提高產品質量都有其明顯效果。
四、水泵變頻節能改造案例分析
上述案例中，電機功率為Y200M-245KW，安裝變頻器一臺，運行三個月，節電效果明顯。
生活水泵變頻減速節能測試數據如表A、表B所示：
表A安裝變頻器前的測試數據(f=50Hz)
表B安裝變頻器后的測試數據(P=4kgf/cm2=39.2N/CM2,f=0~50Hz)
供水的高峰與低谷是隨作息時間及生活習慣不同的變化的，為樓房高房及遠距離居住的職工正常用水，我們采用了恒壓供水方式，即保持管網壓力為4KGF/CM2(39.2N/CM2)。電動機頻率隨壓力變化，從而實現了節能的目的。
從表A與表B所示，以10天運行記錄分析：
安裝變頻器前：供水量12785T，耗電7132KWH，平均單耗0.558KWH/T，平均時耗39.187KW/H。
安裝變頻器后：供水量：12819T;耗電5412KWH，平均單耗0.422KW/T，平均時耗29.254KWH。
前后相比，10天供水量幾乎相等，而耗電減少1720KWH，平均單耗降低0.136KWH，節電率24.37%，平均時耗降低9.942KW/H，節電率25.37%，平均節電率達24.87%，節電效果顯著。
投資回報期短：按平均每天運行時間為18小時計
年運行時間=18×365=6570小時
年節電量=(投入前平均時耗-投入后平均時耗)×年運行時間=(39.187-29.254)×6570=65319(KWH)
按電費單價1元=年節電折合人民幣
年節電費=電費單價×年節電量=1×65319=65319元
投資回報期=60000÷65319=0.92年×12個月=11個月
即期投資回報期不到1年，水泵變頻節能改造與其他節能技術相比投資回報期限明顯縮短。
部分內容來源：中國節能設備網
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