160KW电动消防水泵的变频节能技改方案

摘 要：公司的160KW电动消防水泵采用最老式的电磁自耦压启动方式，这种启动方式存在一定的能源浪费和安全隐患，为了解决这些问题，根据水泵变频器控制节能的原理，提出了技改方案，技改成功后效果显著，不仅节约电费，而且使整个电机及供电系统更加安全稳定。

关键词：水泵；变频控制；节能；技改

中图分类号：TE08文献标识码： A

一、目前情况简介

公司现有160KW电动消防水泵的启动方式为最老式的电磁自耦降压启动方式，启动后即满载全功率运行，消防冷却管网的压力及流量的调节采用DN100的管线几乎满管打回流的方法进行。使用的时段约为每年夏季的早上10：00至下午4：00，年使用天数在60天~90天之间。

使用电磁自耦降压的方式启动如此大功率的电机，且每次启动的时间会延续30s到1min之久，启动电流将会达到电机额定运行电流的3~6倍，即288X（3~6）=（864~1728）A，这对我们公司的供电设备及供电系统冲击和危害是相当大的。

水泵起动时急扭和突然停机时水锤现象往往容易造成管道松动或破裂，严重可能造成电机损坏。

耗电量的计算如下：

1、启动过程的耗电量约为：

W1=P*t=1.732*U*I1*COSφ*t=1.732*0.4*1440*0.8*(1/60)=13.3Kwh

2、运行过程每小时的耗电量约为：

W2=P*t=1.732*U*I2*COSφ*t=1.732*0.4*288*0.8*1=159.62 Kwh

3、运行过程中的设备利用率：

DN100的管线在7Kg的压力下每小时的流量约在200M3而160KW的电动水泵的出水量每小时约为500 M3左右，由此可见我们的设备的利用率在60%左右。

二、水泵变频器控制节能原理

1、 水泵特性分析：离心泵特性曲线有关公式：

P=K1*Q*H (1)

Q=K2 *n (2)

H=K3*n2 (3)

由（1）、（2）、（3）式可知：

P=k4*n3 (4)

P/Q=K5*n2 (5)

式中：K1，K2，K3，K4，K5为常数：

P为泵机轴功率；

Q为泵机流量；

H为泵机扬程；

n为泵机转速。

（1）式中说明相同轴功率下，若出口阀门调节泵机流量，将引起泵机扬程相应改变，流量越小，扬程变化越大，但实际工作时，扬程是基本不变，由此就产生了更多富余扬程。

（4）式说明泵机轴功率与转速立方成正比，若设法降低转速，就可以减小泵机轴功率，再由（1）可知，就可实现流量或扬程自由调节。

（5）式说明单位时间内，排放每M3水能耗（即功耗）与转速平方成正比，这说明达到实际供水流量前提下，转速越小，功耗越小。

2、电机特性分析： 交流电动机工作原理：

n=p.f(I-s)/60 (6)

式中：f为电机电源频率；

p为电机磁极对数；

S为转差率；

电机S和P为常数；

（6）式可知电机转速与电源频率有固定正比例关系。

3、节能原理

由电机特性分析可知，均匀改变电机供电频率F，就可以平滑改变电动机转速，改变泵机转速；结合泵机特性分析，降低电动机转速，电动机输入功率也随之减少，泵机轴功率就相应减少。这就是变频器控制水泵节能原理。

三、技改方案

1、实施方案：

（1）将原有的电磁自耦降压启动柜停运，作为备用间隔备用；

（2）在原有MNS(H)配电柜上将原配的软启动器拆下并维修完善，作为雨水泵的软启动器的备件；

（3）视现场的尺寸安装160KW泵机类使用的变频器及其配套使用的平波电抗器（使用平波电抗器可以抑制变频器产生高频次的谐波，保护整个供电系统的安全及公司使用的电子产品的稳定性）；

（4）在消防冷却管网上增加一只远传压力表（用于管网压力的反馈，实现管网的衡压运行）；

（5）将原有的控制系统移植到新的变频器控制系统中。

2、实施的项目及明细：

四、技改后的效果

1、技改完成后我们每天可以节约的电费计算如下：

（1）启动过程的耗电量约为：

W3=P*t=1.732*U*I3*COSφ*t=1.732*0.4*288*0.8*(1/60)=2.66Kwh

（2）运行过程每小时的耗电量约为：

W2=η*P*t=1.732*U*I2*COSφ*t=0.6*1.732*0.4*288*0.8*1=95.77 Kwh

（3）若电费每度为0.8元，每天运行6小时，全年75天运行时间，则每年可以节约的费用约为：

A=（(13.3-2.66）+(159.62-95.77)*6）*75*0.8=23624.4元

以上均为理论的计算，实际运行时我再以90%的效果计算，那么我们技改后每年可以节约21261元。在使用一年以后我们就可以收回全部的技改费用。

2、技改后可以改善的状况：

（1）变频器可以使电机在额定电流下启动，保护整个供电设备及公司供电系统的安全稳定；

（2）它的软启、软停车方式可以大大减小泵机启动时对机械的冲击；

（3）可以避免水泵起动时急扭和突然停机时水锤现象；

（4）保护整个消防冷却系统的管网压力平稳的变化，保护整个管网的设备；

（5）在用水量达不到满载流量的情况下，降低泵机转速，避免水泵长期工作在满负荷状态，造成电机过早老化，延缓电机的使用寿命；

（6）将电机原有的古老的模拟式的电磁保护更新为较先进的数字化的精度更高保护。

3、可能出现的问题：

（1）电机长时间在低转速下运行，原有的散热系统不能满足散热要求，要另外增加一台加强散热的轴流风扇；

（2）因为只有一套变频控制系统，所以技改完成后要观察一段时间待技改系统稳定可靠，原有的电磁自耦降压系统不能立即拆除，中化南通经过近2年多的观察，该系统能可靠的运行，已将原系统拆除处理。

五、结束语

通过消防、喷淋降温循环水泵的节能技改，可以看出在日常工作中，变频器的应用除在工艺上能起到自动控制、提高系统的稳定性、降低系统能耗外，就自控系统本身的装备革新在某种程度上也是可以节能的。

参考文献：

[1]何超. 交流变频调速技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,

[2]储训,刘复新. 中小型泵站设计与技术改造技术[M].南京:河海大学出版社,.