浅谈变频泵在中水厂供水系统中的应用

浅谈变频泵在中水厂供水系统中的应用
宁皓焦健
摘要：本文在介绍了变频供水泵节能原理的基础上，结合天津市纪庄子再生水厂供水系统的相关参数，浅谈了变频供水泵控制方式的选择。最后根据变频供水泵的实际应用提出建议。
关键词：变频泵节能调速
一、概述
据统计资料报道，我国现有约5000万台水泵和风机在运行，总计年用电量可达约1000亿度。我国政府机关(国家科委、国家经贸委)在颁发的《中国节能技术政策大纲》中把泵和风机的变频调速技术列为国家九五计划重点推广的节能技术项目。自90年代以来变频器在建筑给水行业逐渐被大家所认识并采用。
天津市纪庄子再生水厂始建于2002年，是天津市第一个再生水处理厂，也是全国少有的再生水处理厂之一，位于天津市河西区紫金山路，紧邻梅江生态居住区，距天津市中心约20 km，总占地面积2.6公顷。该厂以纪庄子污水厂的出水为水源，采用机械混合、斜管沉淀、CMF过滤、氯消毒和臭氧脱色的净水工艺流程。水厂总设计规模为5万吨／天，分为工业生产区3万吨／天，民用生产区2万吨／天。主要服务对象是梅江居住区、体育中心和陈塘庄工业区,服务面积约2450公顷。

图1 民用区中水处理采用微滤膜加臭氧消毒处理工艺
从这两种工艺的流程图可以看出，送水泵是实现供水的重要环节，是连接产销的重要纽带。目前纪庄子再生水厂送水泵房采用的设备类型为中开双吸供水泵，民用系统共有6台供水泵，75KW供水泵4台（2台变频），18.5KW两台（1台变频），工业系统共有5台90KW供水泵（2台变频），对外供水系统为恒压供水。因纪庄子中水厂运行时间较短仍属初步发展阶段，现状供水量未达到设定要求，瞬时流量偏低处于定速泵供水的临界状态，故变频泵合理使用对现阶段供水起着重要的作用。所以为保证水量、水压的前提下达到经济、合理运行的目的就要对变频泵的控制进行应用研究。
二、变频供水泵节能的基本原理
变频供水泵主要由变频器和供水泵两部分组成，通过对电压、电流、转矩的匹配后，变频器经过动态调整可迅速适应负载（水泵）变动，供给最大效率电压，始终保持电机的高效率运行。
为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。电机不能在满负荷下运行，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费，在压力偏低时，可降低电机的运行速度，使其在恒压的同时节约电能。
对于水泵来说，变频调速供水，就是通过压力变送器检测管网水压，并将水压信号转化为电流信号，反馈给变频器内单片机，单片机根据水压情况调整水泵电机输入频率，从而使水泵转速改变。例如，在非高峰供水时，水泵减速运行，从而使水泵输入功率减少，达到节能的目的。
三、变频泵节能措施的确定
1、变频泵交替轮换控制方式的确定
目前采用多泵并联供水形式的变频供水设备，控制方式多种多样，最基本形式有两种，一是：“变频泵固定”，其它水泵由变频器根据系统压力、水泵频率或转速控制其依次直接投入和退出。二是：“变频泵交替轮换”，其原理是采用变频器与PLC可编程控制器为主控件协调工作，具有变频恒压，流量约为零时自动停泵的功能，当变频器检测到启泵信号，自动启动下台泵作为供水泵。此方法被广泛应用于多台泵并联供水中。
2、变频泵恒压供水调节的确定
以我厂民用系统为例，管网恒压值为2.0bar,在实际运行过程中我们使用小变频泵（18.5KW），在流量为0m3/h~70 m3/h时，对应的频率变化在25HZ~43HZ之间，理论计算小变频泵的功率变化在2.3~11.77KW之间；由此可见，当外网需水量为小流量时，我们可运行小变频泵，将管网恒压值设定的适当低一些，会降低电能消耗。
四、应用建议
1、采用变频调速供水可以做到使节流损耗降低到零，具有最佳的节能效果，对于多泵并联的供水系统，能够达到恒压供水的目的。但同时应该引起注意的是，影响变频调速节能效果的因素很多，如果盲目选用，很可能事与愿违。?
2、水泵调速一般是减速问题，变频调速不可能无限制调速，一般认为，变频调速不宜低于额定转速50％，最好处于75％～100％，并应结合实际经计算确定。??
3、从节能和投资的双向考虑，一般采用变频泵、定速泵混合供水。在这样的系统中，应注意确保变频泵与定速泵都能在高效段运行，并实现系统最优。
五、结语?
理论和实践证明，在建筑给水行业中采用变频泵具有显著的节能效果。变频调速是一种应用广泛的水泵节能技术，但却具有较为严格的适用条件，不可能简单地应用于任何供水系统，具体采取何种节能措施，应结合实际情况区别对待。
现代城市给水系统中，采用变频泵调整出水流量，代替传统的通过手动调整出水阀门开度，是近代人类科技不断进步的结果，同时也降低送水泵的能耗，降低了水厂的运行成本，增强对外供水的稳定性，可靠性，使水厂向“低耗高效”实现了跨越发展。

参考文献：
1、王锡仲，蒋志坚，高景峰．变频优化调压节能供水装置的研制[J]．给水排水，1998，24(10)：64～67．
2、符锡理，变频调速泵供水原理及实践，《变频器世界》，1999，N010。?
姓名：宁皓单位：天津中水有限公司