當今時代，能源在社會發(fā)展中的地位已不可替代。如何保持社會的可持續(xù)發(fā)展是我們必須要面對的問題。水泵作為生產(chǎn)中的一種通用機械，消耗著大量的能源。在我國，每年水泵的電能消耗占總電能的21%。本文介紹一種節(jié)能方案，該系統(tǒng)可根據(jù)管口瞬間壓力變化，自動調(diào)節(jié)某臺循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速，使管口保持在一定的設(shè)定壓力值，并滿足生產(chǎn)需求，使整個系統(tǒng)始終保持高效節(jié)能的最佳狀態(tài)。

　　1、運行情況

　　氯化鈣廠三車間現(xiàn)有3臺250kW循環(huán)水泵（開2備1），隨著外界環(huán)境溫度和生產(chǎn)負荷的變化，對循環(huán)水流量進行相應調(diào)整，通常情況下電機負荷會在1O～75范圍內(nèi)波動。實際運行中供水最高處為20m，通過檢測泵出口壓力，確定0.35～0.4MPa即可滿足生產(chǎn)。我廠250kW水泵設(shè)計流量1250m3/h，揚程55m，設(shè)計裕量較大。正常情況中，一臺泵出口全開，另一臺泵用閥門控制開度在1/3左右，而閥門調(diào)節(jié)增大了管路阻力，造成電能浪費。

　　2、節(jié)電技改方案

　　為滿足生產(chǎn)需要和節(jié)能要求，建議加裝變頻器節(jié)電系統(tǒng)，用全自動控制代替節(jié)流閥控制流量，實現(xiàn)節(jié)能和穩(wěn)定供水的雙重要求。

　　針對水泵實際工作情況，經(jīng)過多方調(diào)研，我們決定安裝智能性全自動跟蹤節(jié)電器，該節(jié)電器在國際節(jié)能節(jié)電領(lǐng)域處于領(lǐng)先水平，融合歐美、日本等國的先進技術(shù)，處于國際先進水平。其優(yōu)勢和國內(nèi)外同類產(chǎn)品相比具有以下優(yōu)勢：1）節(jié)電率高，可達30%～50%；2）維持原用電設(shè)備的工作狀況和性能；3）對電機還有延長其使用壽命的作用。

　　3、節(jié)能原理

　　1）水泵的節(jié)電原理是用全自動控制代替節(jié)流閥控制流量，這是一個節(jié)電的有效途徑。水泵的特性曲線如圖1所示。在用閥門控制額定電流Q1=100%輸出時，則軸功率N1與面積AH1OQ1成正比，若流量減半Q2=50%輸出時則軸功率N2與BH2OQ2成正比，它比N1減少不多，這是因為需要克服閥門阻力增大水壓所致。如果采用全自動控制，同樣流量減半輸出時轉(zhuǎn)數(shù)n1由降至n2，按水泵參數(shù)比例定律畫出n2時的特性曲線，C點為新的工況點，這時軸功率N2與面積CH3OQ2成正比，在滿足同樣流量Q2情況下，軸功率降低好多，節(jié)省的功率耗損△N與面積BH2H3C成正比，可見節(jié)電效果十分顯著。

　　2）節(jié)電器核心技術(shù)就是采用進口的特殊材料及高科技微電腦控制技術(shù)。也就是將用電設(shè)備運行的參數(shù)輸人智能化控制系統(tǒng)，它通過實時檢測電機負荷的變化情況，應用最優(yōu)化的控制原理，動態(tài)調(diào)整電機的運行狀況，使其與負載相匹配，從而有效地提高在低負荷和部分負荷下的用電效率，達到節(jié)約電能的目的。

　　4、節(jié)電供水設(shè)備的系統(tǒng)組成

　　變頻器是整個節(jié)電供水系統(tǒng)的核心部分，其系統(tǒng)組成框圖如圖2所示。水泵電機是輸出環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)速由變頻器控制，實現(xiàn)變流量恒壓控制。變頻器接受PID控制器的信號對水泵進行轉(zhuǎn)速控制，壓力傳感器檢測管口出水壓力，把信號傳給PID控制器，通過PID控制器調(diào)節(jié)變頻器的頻率來控制水泵的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)了一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。由于所選節(jié)電器本身具有PID調(diào)節(jié)功能，可以不選用外置PID調(diào)節(jié)器，使調(diào)節(jié)更加平穩(wěn)。

　　5、本方案優(yōu)點

　　1）節(jié)能，減少使用電流及線路損失?？梢詫崿F(xiàn)節(jié)電20%～35%，能實現(xiàn)綠色用電。并增加變壓器用電容量。

　　2）安裝方便，可直接在配電柜內(nèi)安裝，投入少，效率高。

　　3）配置靈活，自動化程度高，功能齊全，靈活可靠，對電機有過流、堵轉(zhuǎn)、欠壓、過壓、短路等保護功能。

　　4）運行合理，由于是軟起和軟停，不但可以消除水錘效應，而且電機軸上的平均扭矩和磨損減小，減少了維修量和維修費用，并且循環(huán)水泵的壽命大大提高。降低線路溫升，強化用電設(shè)備安全，確保生產(chǎn)連續(xù)性。

　　5）能實現(xiàn)節(jié)電運行模式與工頻運行模式的自由切換。當節(jié)電器出現(xiàn)故障，切換到工頻模式，確保生產(chǎn)連續(xù)性。

　　6）本節(jié)電器硬件采用國外進口配件，確保節(jié)電器安全性及可靠性。

　　7）無極全自動控制，并避開機械共振點，減少運轉(zhuǎn)噪音。

　　8）本方案綜合經(jīng)濟指標顯著，實現(xiàn)全自動控制，免人工操作。

　　9）本節(jié)電裝置采用先進矢量控制，能自動跟蹤水泵電機最佳節(jié)能工作點，普通V/F控制法無法自動跟蹤工作點。

　　6、節(jié)電效果分析

　　6.1 投用情況

　　節(jié)能改造前，2臺水泵正常運行時電流420A，單臺每小時用電量223.8kWh；節(jié)能改造后，根據(jù)安裝電度表實際測量不同運行頻率下的測量數(shù)據(jù)如表1。

　　在滿足工藝要求前提下，2臺全開，工頻50Hz運行時，節(jié)電率（223.8—215）/223.8=3節(jié)電不明顯；變頻45~46Hz運行時，可實現(xiàn)節(jié)電率（223.8—170）/223.8—24％。只開1臺，在50Hz運行時，可實現(xiàn)節(jié)電率（223.8×2—276）/223.8×2—38.4％。

　　6.2 效益分析

　　節(jié)能改造后，每年可節(jié)約電費38.7萬元。安裝2臺節(jié)電器約投資25萬元，其投資回收期不超過8個月。節(jié)電器最低使用期限10年，有著較好的長期經(jīng)濟效益。