变频调速技术在自来水厂中的应用

【前言】变频调速技术在自来水厂中的应用由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。经过多年的建设,如今江南水厂已成为一个设备、设施较为完善的自来水供水系统,供水管网采用日产的变频恒压供水设备,自来水消毒采用新型、先进的二氧化氯消毒设备,净化系统采用自动投药和自动排泥机等先进设备,过滤系统采用高级滤头过滤,成为由农业灌溉型向供水型转变,...

摘要:本文主要通过介绍我单位使用变频技术取得的效益,及变频器节电原理、运行模式,来说明变频调速技术在水厂恒压供水中的优点。

关键词:变频调速技术 节电 恒压供水

1.变频调速技术在广西玉林市玉州区江南自来水厂使用情况

1.1江南水厂概况

我单位(江南自来水厂)是广西玉林市玉州区水利局的一个下属单位,于1986年投资建设,之前主要是以农业灌溉为主的电灌站,从1986年投资建设日供水能力为5000吨的净化系统后,随着用水量不断扩大,而达到目前日供自来水5.0万吨的自来水厂。现我单位具有两种职能:一是担负着南江镇11个村1.42万亩农田灌溉的任务。二是担负着玉林市南片的工业园区、学校、农村、居民住宅小区的自来水供给,供水面积达30多平方公里,区域人口达10多万人。

经过多年的建设,如今江南水厂已成为一个设备、设施较为完善的自来水供水系统,供水管网采用日产的变频恒压供水设备,自来水消毒采用新型、先进的二氧化氯消毒设备,净化系统采用自动投药和自动排泥机等先进设备,过滤系统采用高级滤头过滤,成为由农业灌溉型向供水型转变,由传统水利转向城市水利的综合型水利单位。

1.2江南水厂使用变频器的情况

说起变频恒压供水,早在1997年,我们单位就已经率先使用了。在使用变频器之前,我们都是通过改变闸阀的开启度来改变水压的。这样做不但耗电大,而且很麻烦。

1997年6月,我单位购进了一台110千瓦的日产变频器。我们用变频器调速控制一台110千瓦清水泵,(我厂共有两台110千瓦清水泵,一台备用,平时通过双投刀闸轮流使用)由于我单位供水量不大,一般情况下,其它清水泵(其它水泵功率都少于110千瓦)都在阀门全开的情况下使用,一旦投入运行就让它在工频运行,110千瓦变频器作变频调速控制。一旦我们设定某一固定水压,在水泵的流量调节范围内,水压就一直保持恒定。当用水高峰,用水量大,变频泵转为工频运行后,水压还达不到要求,这时报警铃响,(注:我们水压表设有高低限值报警)我们增开其它水泵;相反,用水低峰,用水量少时,变频器的运行频率较低时,我们减用水泵。

最主要的是,使用变频调速技术给我单位带来了可观的经济效益。在使用变频器前平均每供一方水耗电0.32度,现在变为0.230度/方,即每供一方水即可节约0.09度电,按每年供水900万方,每度电0.5元算,那么一年来就可多收0.5×900×0.09=40.5万元,对于我们这间县级水厂来说,一年多收40多万是一笔不少的数目;另外,由于是恒压供水,我单位爆管现象比使用变频器之前少了。这都是变频调速给我们带来的好处。

2.变频调速技术节电原理

既然变频调速器能节电,那么,它是如何节电的呢?原来,一般水厂都是通过调节闸阀的开启度来达到改变水量或水压的。阀门控制法的本质是水泵本身的供水能力不变,只是通过改变其开启度来改变水路中的管阻大小来改变流量,以适应用户对流量的需求,在闸阀未全开启的情况下,就已经造成了能量浪费,变频调速正是节约了改变阀门开度上造成的能量浪费。

变频调速的特性是阀门开度最大的情况下,通过调节转速来达到用户要求的水量。当用户用水量加大时,管路压力减小,变频转速提高,以增加流量补充压力,反之,用户用水量减少,管路压力增大,变频转速要降低,使流量适当降低,当用水量接近于零,变频器能自动停泵,这就是变频器的睡眠功能,从而做到不用水时,自动停泵,而没有能量损耗,具有最佳的节能效果。我们知道流量与扬程的乘积近似为供水功率,如图1,水泵的扬程特性及管阻特性图所示,假定现在用户用水量稳定在E点,我们可以看到在阀门开度最大的情况下,单纯调节转速所需的供水功率(面积OECD)小于转速不变,而单纯调节阀门所需的供水功率(面积ABOE),所以说变频调速技术节约了能量,(如图1所示面积ABCD即为节约的能量)。

假定E点为用户现在的用水量

图1 水泵扬程及管阻特性

3、变频恒压工作模式

变频恒压变量给水通常有两种工作模式,一是变频泵固定方式。在变频泵固定方式中,各并联水泵是按工频方式自动投入或超出的,因为变频泵固定不变,当用水量变化时,变频泵始终处于运行状态,因此变频泵的运行时间最长。为了均衡各泵的运行时间,对于变频泵固定运行方式,可以设计成变频泵定时轮换运行方式。即当一台变频泵运行一定时间后,由变频控制器控制变频泵自动进行轮换,如此反覆进行,这样有利于延长整体泵组的寿命。

另外一种是变频循环软启动工作方式。以3台泵为例,其工作情况如下:变频调速给水的供水压力可调,根据需要可设定某一固定值, 在设定水压后,当用水量小于一台泵在工频恒压条件下的流量时,由1号泵变频供水,当用水量增大,变频泵的转速自动上升;当变频泵的转速上升到工频转速,1号转为工频运行,若流量还不够,由变频器自动启动2号泵变频运行,若流量还不够,2号泵转为工频运行,变频器再启运第3台泵变频运行。若用水量减少,按启泵顺序依次停止工频泵,直到最后1台泵变频恒压供水。

4、变频调速在供水行业中其它用途

随着变频技术的发展和人们对生活饮水品质要求不断提高,变频供水设备已广泛应用于高层住宅小区及高层建筑生活消防供水。目前深水井潜水泵采用变频调速控制的也非常广泛。

结束语:变频调速技术节电、稳定安全、自动化程度高,投资少,特别适用于我们中小型水厂的使用,它能为我们水厂降低成本,提高经济效益。在国家提倡节能降耗的今天,我们应把这项技术推广到各水厂中去,使更多的水厂走出节流控制的能耗高的老办法,走上先进的节能型变频调速新技术。