自來(lái)水廠的綜合性能耗管理思路

自來(lái)水廠的綜合性能耗管理思路羅華兵【摘要】自來(lái)水廠的生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中能源消耗較高，在總的成本支出中所占比重很大，需要采取綜合性的能源管理方法，才能有效的控制能源消耗，降低成本支出本文從自來(lái)水廠變壓器、水泵、閥門的安裝選型和運(yùn)行控制，以及管網(wǎng)布局、變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用、自控系統(tǒng)等多方面為突破口，探討了各工藝環(huán)節(jié)的節(jié)能降耗可能性和可采取的具體措施。期刊名稱】《城鎮(zhèn)供水》年(卷),期】2015(000)002【總頁(yè)數(shù)】6頁(yè)(P13-17,36)關(guān)鍵詞】節(jié)能降耗;能源管理;實(shí)踐措施作者】羅華兵作者單位】四川省梓潼縣思源供水有限公司，四川梓潼622150正文語(yǔ)種】中文據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，自來(lái)水廠的供水直接成本約有30%以上是電費(fèi)支出，而水廠電能消耗又主要集中在各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的電動(dòng)機(jī)上。但是單純?cè)陔妱?dòng)機(jī)上下功夫，來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的潛力有限。因此，我們需要全面審視自來(lái)水廠的能源消耗，采取綜合性的能耗管理方法，才能有效的控制能源消耗，降低成本支出。這不僅是提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的需要，也將促進(jìn)國(guó)家節(jié)能減排政策的落實(shí)。一、改變變壓器的選型設(shè)計(jì)思路計(jì)算變壓器經(jīng)濟(jì)容量按照變壓器經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率的計(jì)算理論，需要將變壓器有功和無(wú)功損耗換算成為變壓器有功損耗換算值。求出單位容量有功損耗換算值最小時(shí)的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷與變壓器額定容量比值，其結(jié)果一般是經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率為50%左右。計(jì)算負(fù)荷一般是按照需要系數(shù)法來(lái)進(jìn)行的，需要系數(shù)的選擇直接影響總計(jì)算負(fù)荷值，然而水廠的負(fù)荷特性與一般的工廠有一定區(qū)別，這樣直接導(dǎo)致計(jì)算負(fù)荷值會(huì)明顯偏大。再考慮到經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率的因素，會(huì)使結(jié)果更加偏離實(shí)際的需要，實(shí)際的負(fù)荷率往往會(huì)低于50%。水廠的用電負(fù)荷分布（1）取水和送水泵機(jī)組，約占水廠總負(fù)荷的40%左右，長(zhǎng)時(shí)間工作制，24小時(shí)；（2）加藥消毒設(shè)備，約占水廠總負(fù)荷的2%~5%,長(zhǎng)時(shí)間工作制，24小時(shí)；（3）排泥設(shè)備及配套泵閥，約占水廠總負(fù)荷的3%~5%,日間隙工作制，日累計(jì)工作時(shí)間約2小時(shí)；（4）濾池閥門及配套反沖洗風(fēng)機(jī)水泵設(shè)備，約占水廠總負(fù)荷的20%，日間隙工作制，日累計(jì)工作時(shí)間約2小時(shí)；（5）污泥處理設(shè)備，約占水廠總負(fù)荷的20%，間隙工作制，日累計(jì)工作時(shí)間約2小時(shí)；（6）自控、照明、及其它設(shè)備，約占水廠總負(fù)荷的10%~15%,混合工作制，綜合日累計(jì)工作時(shí)間約12小時(shí)。各水廠的負(fù)荷分布情況并不相同，這里只是舉例說(shuō)明一種思路。電價(jià)因素對(duì)節(jié)能方案的影響根據(jù)現(xiàn)行的《供電營(yíng)業(yè)規(guī)則》，315kVA以上的變壓器是按照兩部制電價(jià)計(jì)取的，即基本電費(fèi)按變壓器容量（或最大需量）收取如每千伏安26元，電度電費(fèi)按實(shí)際使用電量收取，即每度電比如0.547元，兩部分電費(fèi)合計(jì)為總電費(fèi)。其中的基本電費(fèi)是一個(gè)固定值，其設(shè)置的目的就是為了用經(jīng)濟(jì)杠桿促進(jìn)用電戶合理占用供配電網(wǎng)的容量，增加設(shè)備利用率。變壓器的使用壽命一般在二十年，如果我們不考慮這個(gè)以容量計(jì)算的基本電費(fèi)，將變壓器容量選取過(guò)高，累計(jì)的多余電費(fèi)成本支出會(huì)是一個(gè)相當(dāng)大的數(shù)字。確定水廠變壓器容量的新思路由于水廠負(fù)荷的特點(diǎn)是：總計(jì)算負(fù)荷值較大，但間隙工作的負(fù)荷較多，如果一味地按照經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率來(lái)確定變壓器的容量，變壓器會(huì)選的很大，而實(shí)際工作時(shí)變壓器80%~90%的時(shí)間會(huì)處于極低的負(fù)荷率狀態(tài)。因此，應(yīng)根據(jù)水廠實(shí)際的負(fù)荷分布和工作時(shí)間情況，可采取一種新的方法來(lái)確定變壓器的容量。即需同時(shí)滿足兩個(gè)條件：（1） 長(zhǎng)時(shí)間工作制的累計(jì)計(jì)算負(fù)荷接近變壓器經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率；（2） 全廠長(zhǎng)時(shí)間工作制與間隙工作制及其它負(fù)荷累計(jì)總計(jì)算負(fù)荷接近變壓器總負(fù)荷率的90%。這樣變壓器將會(huì)有約80%左右時(shí)間處于經(jīng)濟(jì)負(fù)荷狀態(tài)，同時(shí)又完全滿足水廠總的負(fù)荷峰值不超過(guò)變壓器容量的要求。當(dāng)然，還可以通過(guò)自控系統(tǒng)，管理調(diào)節(jié)間隙工作制的負(fù)荷在常規(guī)情況下，避開(kāi)同時(shí)集中運(yùn)行形成的負(fù)荷高峰，從而使水廠變壓器的負(fù)載工作時(shí)間更加均衡。如有必要，還可以通過(guò)計(jì)算經(jīng)濟(jì)壽命來(lái)進(jìn)一步校核。例如，有一個(gè)日供水能力5萬(wàn)噸的水廠（一期2.5萬(wàn)噸），原設(shè)計(jì)考慮到分期建設(shè)的情況，將二期2.5萬(wàn)噸的所有負(fù)荷也計(jì)算在內(nèi)，這樣設(shè)計(jì)的變壓器容量需要一臺(tái)1250kVA變壓器，雙電源供電，每月僅基本電費(fèi)就會(huì)有3.25萬(wàn)元。然而一期長(zhǎng)時(shí)間工作制的負(fù)荷只有300kW左右，為此，結(jié)合近、遠(yuǎn)期的需要，提出了新的變配電方案。如附圖一，將一臺(tái)1250kVA變壓器改為兩臺(tái)630kVA變壓器，將原總母線分為兩段，兩臺(tái)變壓器可各帶一段母線，中間設(shè)置一臺(tái)母聯(lián)柜。一期的負(fù)荷狀態(tài)，只啟用一臺(tái)630kVA變壓器，另一臺(tái)作為冷備用。故障時(shí)（及二期時(shí)）再啟用第二臺(tái)。調(diào)整方案后，基本電費(fèi)只計(jì)收一臺(tái)630kVA變壓器，即每月1.368萬(wàn)元（按《供電營(yíng)業(yè)規(guī)則》第85條，冷備用并加封的變壓器不收取基本電費(fèi)）。供配電的可靠性進(jìn)一步提高了，而每年還可節(jié)省電費(fèi)支出19.656萬(wàn)元。變壓器并聯(lián)運(yùn)行問(wèn)題如圖一中所示的情況，一般情況下，變壓器的并聯(lián)運(yùn)行是要求兩臺(tái)變壓器為同一型號(hào)，各項(xiàng)參數(shù)高度一致。但是畢竟兩臺(tái)變壓器不可能制造的完全一樣，因此極小的差別就將導(dǎo)致兩變壓器間形成環(huán)流，從而消耗電能。更不用說(shuō)有些大小不一的變壓器并聯(lián)運(yùn)行，耗能更高。因此如圖一中所示，應(yīng)盡量均衡分配兩段母排所帶負(fù)載，正常情況母聯(lián)開(kāi)關(guān)是分閘狀態(tài)，只在其中一臺(tái)變壓器故障時(shí)，才合閘給重要負(fù)荷供電。新型變壓器的應(yīng)用目前變壓器的制造工藝水平已有很大提高，可用Dyn11變壓器替代Yyn0變壓器非晶合金變壓器的空載損耗比普通變壓器可降低80%左右；運(yùn)轉(zhuǎn)溫度低、絕緣老化慢、變壓器使用壽命長(zhǎng)；高超載能力，高機(jī)械強(qiáng)度，綠色環(huán)保，等多方面優(yōu)點(diǎn)，是節(jié)能潛力較大的新型變壓器。但由于價(jià)格因素，應(yīng)用范圍仍受到一定局限，對(duì)于自來(lái)水廠這種用電負(fù)荷較大，可靠性要求高的行業(yè)來(lái)說(shuō)，更應(yīng)加大推廣應(yīng)用力度。圖1二、優(yōu)化閥門的選擇和管網(wǎng)布局與水泵配套的閥門是能源消耗的重要因素設(shè)置在水泵前后的配套閥門，雖然數(shù)量有限，但卻是直接影響能源消耗的重要因素原因之一是其處在高流量、高壓力、距水泵最近的位置；二是閥門的流道線形、材質(zhì)耐磨和耐氣蝕程度、制造工藝水平、光潔度等直接影響閥門的水頭損失值，從而直接與水泵機(jī)組的能耗相關(guān)，因此需要根據(jù)安裝的位置環(huán)境情況慎重選型并加強(qiáng)日常維護(hù)。（1）水泵進(jìn)水口位置的閥門僅檢修時(shí)使用，應(yīng)盡量選用閘閥一類閥腔內(nèi)基本無(wú)阻力的閥門。蝶閥雖然開(kāi)關(guān)迅速方便、體積小，但其閥板仍存在一定阻力，特別是越小口徑蝶閥的閥板所占用的流道通徑比例越大，接近50%。（2）目前，水泵出水口的閥門品種較多，如電動(dòng)蝶閥、蓄能式液控緩閉止回蝶閥、微阻緩閉止回閥、多功能水泵控制閥，電磁液動(dòng)雙速自閉閘閥等。但要同時(shí)滿足消除水錘、關(guān)閉嚴(yán)密、水頭損失較低幾個(gè)條件，僅蓄能式液控緩閉止回蝶閥、多功能水泵控制閥，電磁液動(dòng)雙速自閉閘閥三種可選。其中，多功能水泵控制閥應(yīng)用較多，因?yàn)槠洳恍柰獠侩娫纯刂?，主要依靠水泵啟停時(shí)，由管道前后的水壓差驅(qū)動(dòng)主輔閥板動(dòng)作開(kāi)關(guān)閥門。但其仍有一定的局限，一是在原水泥砂含量較高的取水泵站應(yīng)用時(shí)，易造成小口徑控制管路和膜片腔（或活塞腔）淤塞；二是在不同揚(yáng)程參數(shù)的水泵同時(shí)工作時(shí)，或者是變頻泵與工頻泵同時(shí)工作時(shí)，由于閥前后的壓差變化，易出現(xiàn)打不開(kāi)閥或抖動(dòng)的情況。而蓄能式液控緩閉止回蝶閥具有獨(dú)立的液壓、蓄能、自控系統(tǒng)，但結(jié)構(gòu)過(guò)余復(fù)雜，安裝環(huán)境要求高，適于管內(nèi)高壓和介質(zhì)復(fù)雜的位置。電磁液動(dòng)雙速自閉閘閥的主體結(jié)構(gòu)同閘閥，是阻力最小的閥門，耗能最小，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，其液控系統(tǒng)為獨(dú)立的清潔壓力水，適用性強(qiáng)。但對(duì)其配套的電磁四通閥的質(zhì)量要求很高，如不可靠會(huì)直接影響閘閥的啟閉。液動(dòng)和氣動(dòng)閥門的電磁閥配套安裝隔膜式（或活塞式）角式液動(dòng)排泥閥和池底閥是預(yù)沉池和沉淀池常用的排泥閥門，它們的動(dòng)作是依靠二位四通電磁閥控制壓力水進(jìn)入閥體液壓腔上或下來(lái)開(kāi)關(guān)閥門的。二位四通閥的結(jié)構(gòu)精密且復(fù)雜，與水和電相連，電磁線圈的防水防潮性能，閥門的制造材質(zhì)、工藝水平，直接影響排泥閥的開(kāi)關(guān)動(dòng)作、工作可靠與否，間接影響水廠能耗。因此應(yīng)特別注意電磁閥的選擇和安裝位置便于控制和維護(hù)。氣動(dòng)二位五通電磁閥是與V型濾池和反沖洗設(shè)備間內(nèi)大量使用的氣動(dòng)閥門配套的開(kāi)關(guān)控制部件。由于其控制的介質(zhì)是壓縮空氣，對(duì)氣密性要求高。由于線圈在潮濕環(huán)境都易受潮而降低絕緣性能，所以最好在干燥便于維護(hù)的位置集中安裝二位五通電磁閥。建議采用雙線圈的電磁閥，兩個(gè)線圈分別負(fù)責(zé)開(kāi)閥和關(guān)閥動(dòng)作，在主閥門打開(kāi)或關(guān)閥后，其線圈就可以不再通電。這樣既可以降低電耗，也可以增加電磁閥的使用壽命。管道的合理布置對(duì)能耗的影響供水管網(wǎng)的布置由于歷史和發(fā)展的原因，多數(shù)水廠的情況是邊建邊改，無(wú)法長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，特別是對(duì)于廠址變遷，供水水源點(diǎn)變化的情況，管網(wǎng)的布局又無(wú)法全部重新調(diào)整建設(shè)，易造成瓶頸問(wèn)題，即能耗高而管網(wǎng)水壓卻不穩(wěn)。由于管網(wǎng)特性的不確定性，難以與送水泵的高效特性區(qū)相吻合，從而造成能耗增加。在水廠內(nèi)部和出口的管道，由于其壓力和流量都很大，應(yīng)特別注意優(yōu)化管線方案，科學(xué)計(jì)算，最大限度地降低局部水頭損失值。如減少90度彎頭，增大管徑，處理好接口細(xì)節(jié)，管內(nèi)噴涂耐磨防腐涂層等措施。例如某水廠的取水主管道在穿過(guò)一條公路時(shí)，原DN400鋼管損壞，由于管道在路中有一個(gè)小角度，為了及時(shí)恢復(fù)供水不得不從舊管道中穿過(guò)一個(gè)DN300的鋼管。表面看似變化不大，但實(shí)際過(guò)流面積縮小了44%，水頭損失增大導(dǎo)致月統(tǒng)計(jì)的電耗增加了15%，因而需要高度重視這些細(xì)節(jié)。在管網(wǎng)布置方面，以往有幾種觀念，一種是管徑越大越好，主管道從水廠出口至管網(wǎng)末端口徑一直不變；二是為了計(jì)量準(zhǔn)確，在用戶水表處又是口徑越小越好；三是管網(wǎng)布置憑經(jīng)驗(yàn)，憑感覺(jué)，沒(méi)有條理；四是有些由設(shè)計(jì)院所做的管網(wǎng)平差，基本上是紙上談兵，只考慮地形圖和規(guī)劃圖上的街道走向，長(zhǎng)度、高程。對(duì)實(shí)際的每一網(wǎng)格的用水面積、用水量和配水管接口分布這些重要情況基本忽略了。這些觀念會(huì)造成管網(wǎng)上的局部滯流、沉積物積聚、水質(zhì)變差；而局部又流速過(guò)大，不僅增加了水頭損失，更嚴(yán)重的情況是在地形高差較大時(shí)，高流速形成管道負(fù)壓狀態(tài)，一旦管道有破損，就會(huì)將泥砂或污水吸入管道內(nèi)，造成水質(zhì)污染事故?？赡芤话闳苏J(rèn)為管道內(nèi)水壓高只會(huì)往外漏水，但這確實(shí)是我們?cè)?jiàn)到的真實(shí)情況，水射器的工作原理就是如此。因此，管網(wǎng)上的排汽閥和排泥閥的設(shè)置位置和日常管理直接影響水質(zhì)安全，應(yīng)高度重視。對(duì)于管網(wǎng)布局的設(shè)計(jì)是一個(gè)需要長(zhǎng)期資料收集、整理、分析的過(guò)程，必須要從實(shí)際出發(fā)，科學(xué)計(jì)算，合理規(guī)劃，在保障水質(zhì)和水壓的前提下，最大限度降低能耗。分區(qū)供水根據(jù)供水區(qū)域的地形情況，特別是高程相差較大情況，應(yīng)考慮分區(qū)分壓供水，如有可以利用的地形修建高位水池來(lái)調(diào)蓄，更能有效平衡供水能力和供水管網(wǎng)壓力。通過(guò)分區(qū)分壓，還可能有效降低原來(lái)高壓區(qū)的爆管風(fēng)險(xiǎn)，從而降低管網(wǎng)漏損。在日本和香港等地多山的城市，這種方案采用較多。根據(jù)不同的地形、管網(wǎng)分布情況以及供水區(qū)規(guī)模，分區(qū)供水比單區(qū)供水的能耗將會(huì)相應(yīng)降低。三、提高水泵運(yùn)行效率水泵是自來(lái)水廠的最主要的設(shè)備，而水廠約80%能耗用在各類水泵機(jī)組上，特別是取水和送水泵房的水泵機(jī)組功率大、能耗高，因此，水泵的選型和日常維護(hù)是控制能耗的一個(gè)關(guān)鍵。選擇水泵廠家目前國(guó)內(nèi)的水泵生產(chǎn)廠家眾多，但產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，一些廠家的水泵基本上是仿制別人的產(chǎn)品，而在水泵的生產(chǎn)工藝、材質(zhì)上又達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有相應(yīng)的檢測(cè)儀器設(shè)備，出廠檢驗(yàn)只是外觀檢查，因此這些水泵的質(zhì)量根本無(wú)法保證。對(duì)于自來(lái)水廠對(duì)可靠性和質(zhì)量要求很高的一類用戶，必須特別重視選擇水泵的生產(chǎn)廠家?？疾焖闷髽I(yè)的信譽(yù)、實(shí)力、技術(shù)水平、質(zhì)量管理體系等各方面，盡量考慮選用節(jié)能型水泵。一個(gè)優(yōu)秀的水泵水力模型，可靠的水泵材質(zhì)和生產(chǎn)工藝，當(dāng)然也包括標(biāo)準(zhǔn)的管路安裝，可以有效降低水泵的能耗水平。水泵軸承水泵軸承是泵軸及其上的葉輪的支承部件，軸承的質(zhì)量直接影響水泵的轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)和能源消耗，如軸承出現(xiàn)間隙超標(biāo)、滾珠失圓、潤(rùn)滑異常，就會(huì)發(fā)生軸承發(fā)熱、潤(rùn)滑油外流、泵軸運(yùn)轉(zhuǎn)偏心、水泵振動(dòng)、噪音增加等故障，從而使能耗增大。因此，在水泵大修時(shí)應(yīng)慎重更換軸承和潤(rùn)滑脂，保證軸承的質(zhì)量，確保在額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間內(nèi)不發(fā)生故障。我們?cè)谒脵C(jī)組的軸承及電機(jī)軸承和電機(jī)定子繞組中采用溫度傳感器（測(cè)溫電阻）進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)，有效地對(duì)機(jī)組運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，取得了明顯成效。水泵軸封水泵的軸封是轉(zhuǎn)軸與泵體的密封部件，由于其處于動(dòng)靜交匯點(diǎn)上，是水泵能耗高低與否的關(guān)鍵，傳統(tǒng)的水泵軸封大都為油浸石棉盤根，而軸封嚴(yán)密性要靠填料壓蓋和螺絲的調(diào)整，盤根的冷卻潤(rùn)滑由水泵出水腔反流的壓力水和水封環(huán)解決。如水泵抽取的是渾濁的原水，泥砂會(huì)如同砂輪一樣打磨泵軸上的軸套，不僅使軸套磨損加快，而且盤根與軸套摩擦耗能相當(dāng)高。如果因?yàn)檩S封不嚴(yán)密，又會(huì)造成大量漏水或漏氣（有吸程的情況），同樣會(huì)增加多余的能耗。為此我們?cè)谂P式單級(jí)雙吸離心泵上也都采用了硬質(zhì)合金機(jī)械密封，這種軸封在立式泵、潛水泵和小流量離心泵上采用較多。機(jī)封一次性調(diào)整好后，直到大修或機(jī)封壽命結(jié)束都不用再調(diào)整。不僅可以實(shí)現(xiàn)泵房?jī)?nèi)滴水不漏，而且機(jī)組的運(yùn)行更加平穩(wěn)，對(duì)泵軸的磨損幾乎為零，機(jī)組的正常運(yùn)轉(zhuǎn)周期更長(zhǎng)，水泵機(jī)組的維修量大大減小，機(jī)封的動(dòng)靜圈之間的壓力通過(guò)不銹鋼彈簧均衡傳遞，使摩擦阻力很小，從而使機(jī)組能耗大幅降低。機(jī)械密封的安裝調(diào)整精度要求較高，如安裝不正確會(huì)減小使用壽命。對(duì)于原水的泥砂含量較高的情況，由于機(jī)封處于水泵吸水口負(fù)壓區(qū)，為了減少摩擦，可以采用清潔壓力水注入機(jī)封處作為冷卻潤(rùn)滑，而不再?gòu)某鏊环戳髟?。水泵效率水泵的效率是水泵輸出功率與軸功率之比，與水泵機(jī)械效率、容積效率、水力效率和運(yùn)行工況有直接關(guān)系。水泵的選型時(shí)應(yīng)盡量選擇效率相對(duì)最高的，一般的規(guī)律是：大流量比小流量的泵效率高，低揚(yáng)程比高揚(yáng)程的效率高，高速泵比低速泵效率高，而相同的低流量、高揚(yáng)程情況多級(jí)離心泵的效率比單級(jí)離心泵高。按照水泵生產(chǎn)設(shè)計(jì)分級(jí)的序列，通常情況下，離心泵的正形級(jí)葉輪的效率最高，而一至三次切削級(jí)的葉輪效率逐步降低。在水泵調(diào)速運(yùn)行時(shí)，要盡量使水泵運(yùn)行在高效區(qū)范圍內(nèi)（一般情況是高效率點(diǎn)的左右10%），并與管網(wǎng)特性曲線相吻合，這樣可以有效控制水泵能耗。水泵轉(zhuǎn)速常用水泵的轉(zhuǎn)速大體有2900轉(zhuǎn)/分鐘、1450轉(zhuǎn)/分鐘、980轉(zhuǎn)/分鐘三種，從各廠家提供的水泵選型表可以看出，小流量水泵一般為高轉(zhuǎn)速泵，而大流量泵為低轉(zhuǎn)速泵。相同流量和揚(yáng)程的水泵，低轉(zhuǎn)速水泵與高轉(zhuǎn)速水泵相比，葉輪直徑約大一倍，因此水泵的體積會(huì)大一倍。從另一方面來(lái)說(shuō)，如果低轉(zhuǎn)速泵的轉(zhuǎn)速比高轉(zhuǎn)速泵低一半，軸承、軸封和葉輪水力摩擦?xí)鄳?yīng)降低，這部分的能耗也相應(yīng)降低，而且軸承、軸封的機(jī)械壽命會(huì)增大約一倍。四、變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用依據(jù)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速公式n=60f/P，電源頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中的應(yīng)用日益廣泛。自來(lái)水廠的送水加壓、加藥、泥處理等各工藝環(huán)節(jié)也大量應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，為水廠節(jié)能降耗作出了較大貢獻(xiàn)。但是變頻調(diào)速技術(shù)也有其局限性，需正確認(rèn)識(shí)，避免投入大量資金而又無(wú)法取得良好效果。變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用的局限對(duì)于風(fēng)機(jī)水泵類的負(fù)載為平方減特性，即轉(zhuǎn)速調(diào)整同葉輪切削原理：n2/n1=Q2/Q1,（n2/n1）2=（H2/H1）2,（n2/n1）3=（P2/P1）3在自來(lái)水廠應(yīng)用最多的是為調(diào)節(jié)水泵揚(yáng)程（即管網(wǎng)壓力）而進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)整。變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用局限性主要表現(xiàn)在：（1）變頻器本身要消耗能源。通常情況變頻器的能耗為所控設(shè)備總能耗的3%~5%，這跟不同廠家的產(chǎn)品品質(zhì)有關(guān)，變頻器自身的能耗主要在發(fā)熱和散熱上。因此，不是所有地方都適合使用變頻調(diào)速，比如水廠的原水取水泵站，水泵的設(shè)計(jì)應(yīng)該是與水處理能力配套的，取水揚(yáng)程變化也不大，工作中基本處在恒壓恒流量狀態(tài)，所以沒(méi)有必要帶變頻器工作。再比如向高位水池的送水也是如此。（2）水泵變頻調(diào)速的范圍有限。自來(lái)水廠運(yùn)行與整個(gè)城市供水區(qū)域內(nèi)的用水特性（日變化系數(shù)和時(shí)變化系數(shù)）及管網(wǎng)特性密切相關(guān)。與一般的小區(qū)或高層建筑的恒壓供水小系統(tǒng)不同，水廠的流量大、設(shè)備負(fù)荷大，而自來(lái)水廠管網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性、持續(xù)性、安全性要求高。一般情況，變頻只是從50Hz向下調(diào)，頻率下限應(yīng)控制在40Hz以上。因?yàn)榘瓷鲜龉接?jì)算，此時(shí)轉(zhuǎn)速和流量下調(diào)至原來(lái)的80%，水泵揚(yáng)程下調(diào)至原來(lái)的64%，水泵功耗下調(diào)至原來(lái)的41%。水泵調(diào)速會(huì)導(dǎo)致高效率工作點(diǎn)偏移，電機(jī)溫升、噪聲增大。如果水泵轉(zhuǎn)速過(guò)低出不了多少水，總能耗反而會(huì)增大。變頻器的選擇和應(yīng)用目前，國(guó)內(nèi)外變頻器的生產(chǎn)廠家眾多，但由于變頻器（特別是大功率）的造價(jià)高，正常使用壽命在十年以上，而且又是水廠節(jié)能降耗的關(guān)鍵設(shè)備，因而必須認(rèn)真研究比選。首先應(yīng)選用在業(yè)內(nèi)信譽(yù)高、性能優(yōu)、安全可靠的變頻器產(chǎn)品。其次是要選用經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)水平高的電氣成套廠進(jìn)行變頻控制柜的功能和線路設(shè)計(jì)制造，以達(dá)到操作簡(jiǎn)便，功能完善、節(jié)能降耗的目標(biāo)。最后是要根據(jù)水廠的實(shí)際供水情況正確合理地設(shè)置相關(guān)的參數(shù)和程序，以適應(yīng)實(shí)際供水生產(chǎn)的需要。變頻器的日常維護(hù)主要是降溫和除塵，有條件的應(yīng)在變頻柜中設(shè)置溫度監(jiān)控報(bào)警裝置，以保證柜體通風(fēng)散熱良好，避免變頻器過(guò)熱損壞。與變頻器配套的管網(wǎng)壓力變送器、電抗器、接觸器、斷路器等設(shè)備應(yīng)性能穩(wěn)定，避免影響變頻器的正常運(yùn)行。在水泵電機(jī)的選用上，應(yīng)力求使用變頻電機(jī)，即具有獨(dú)立風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī)，這樣可使電機(jī)在變頻運(yùn)行時(shí)更加穩(wěn)定可靠。機(jī)組綜合協(xié)調(diào)運(yùn)行和智能控制水泵變頻控制柜應(yīng)具有工頻切換線路，如變頻器在50HZ運(yùn)行一段時(shí)間后，應(yīng)切換至工頻運(yùn)行，以節(jié)約電能。送水泵機(jī)組的控制是保證整個(gè)自來(lái)水供水管網(wǎng)系統(tǒng)壓力均衡、流量充足的關(guān)鍵。要使機(jī)組的運(yùn)行適應(yīng)用水的需求，需要先進(jìn)的控制方式，以協(xié)調(diào)機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)。城市供水的時(shí)變化系數(shù)與該地的產(chǎn)業(yè)狀況、用水人口分布有著直接關(guān)系，需要參考已有的供水流量記錄,確定最大和最小供水流量,合理選擇水泵，組織生產(chǎn)調(diào)度方案。水泵運(yùn)行方案的參考原則：一是同一時(shí)間最多兩臺(tái)機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行；二是相同揚(yáng)程不同流量的水泵階梯式組合方式；三是同時(shí)工作的兩臺(tái)機(jī)組只需一臺(tái)機(jī)組變頻運(yùn)行；四是出廠主管道壓力需要隨出廠流量的增大而增大。按此原則可以使水泵機(jī)組與實(shí)際需求協(xié)調(diào)，以較高的效率區(qū)間和較低的能耗運(yùn)行，避免機(jī)泵頻繁切換啟停，造成管網(wǎng)壓力波動(dòng)。這里的出廠水壓力值控制采用的是變壓變流而不是恒壓方式，因