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    電機在水泵中的節能應用

    發布日期:2022-01-20

    水泵作為一種常用機械,它的主要功能是輸送液體或增大原有液體的壓力。它的途徑是增加液體能量,主要可通過將原動機的機械能以及其他外部能量傳送給液體來實現,常用的輸送液體有水、油以及酸堿液、懸乳液、乳化液和液態金屬等,液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體也可。目前情況下,對水泵性能進行衡量的常用技術參數有流量、揚程、吸程、水功率、軸功率、效率等;水泵在不同的工作原理下可細分為葉片泵、容積水泵等幾種類型。葉片泵傳遞能量主要利用的是回轉葉片與水的相互作用,又分為軸流泵、離心泵和混流泵等類型;而容積泵傳遞能量則主要是利用其工作室容積的變化?! ⊥ǔ=档退玫哪芎?,主要有以下幾種舉措:優化泵站設計,選用高效水泵;科學調度,提高泵組運行效率;及時淘汰更換役齡過長、效率低下的機泵設備;采用無功補償兼濾波裝置;應用變頻器等。 二、水泵節能降耗措施實踐  1.無功補償概述和工作原理  現將無功補償工作的基本原理做簡單介紹:電網輸出的功率包括有功功率和無功功率兩個部分。所謂有功功率,是指能夠直接消耗電能,將電能轉變為熱能、機械能、化學能或是聲能,并且能夠使用這些能作功的功率;所謂無功功率,是指那些并不消耗電能,而僅僅是將電能轉換為另一種形式的能,此種能在電網中與電能進行周期性轉換,是電氣設備能夠作功所必須的條件。比如電容器建立電場所占用的電能以及電磁元件建立磁場占用的電能,都屬于此種能。當在電感元件中的電流作功之時,電流相較于電壓滯后90°,但是,在電容元件中電流作功之時,電壓反而相較于電流滯后90°。那么,在同一個電路中,電容電流和電感電流方向相反,互差將達到180°。但是,如果將電容元件有比例地安裝在電磁元件 電路中,相互抵消電容和電感的電流,電壓矢量和電流矢量之間的夾角就會縮小?! o功補償通過把具有容性功率負荷的裝置和感性功率負荷在同一電路上聯接,使得能量得以在兩種負荷之間實現交換。如此一來,容性負荷輸出的無功功率可以補償給感性負荷所需要的無功功率。這就是無功補償的具體實現方式?! o功補償的原理是把負荷等效成電壓源。通過“抵消”一部分的感性無功電流,使之注入上一級PCC(公共連接點)總的無功電流減小?! ? 無功補償的作用  無功補償一經使用后,能夠收到以下效果:  a、有效降低電力損失,通常情況下,根據不同的線路及負載情況,工廠動力配線的電力損耗在2%--3%上下,使用電容后,功率因數得到提高,從而總電流得到降低,供電端與用電端的電力損失也可有效減小?! 、大大改善供電的品質,使功率因數得到提高,負載總電流及電壓減少。同時,在變壓器二次側加裝電容也可大幅度地改善功率因數從而提高二次側電壓?! 、有效延長設備的使用壽命。由于功率因數改善后,線路的總電流減少,那些接近或已達到飽和的開關、變壓器等設備以及線路的容量負荷可大大降低,由于溫度每降低10°C,電器壽命可延長1倍,因此可以通過降低溫升來增加設備的壽命?! 、達到電力系統對于無功補償的相關監測標準,從而避免因過低的功率因數而導致的罰款?! 。ǘ┎捎们爸帽玫蛪鹤冾l調速技術  空壓機變頻器節能改造之前,也就是未使用高壓變頻器之前,管網的水壓調節通過人工開停一臺中泵得以實現,管網的大幅度水壓波動會造成較差的調節線性度,從而導致能量的大量損耗。加上泵操作的頻繁開停,供水的可靠性也會下降,給機組的穩定運行造成阻礙?! “惭b高壓變頻器后,通過無級調速水泵來對管網的水壓進行控制,從而實現了供水的恒壓,減少水泵的經常性人工開停。通過水泵自身的調速特性,不僅可以合理調節水泵的出水量,還能有效降低電動機的能耗,實現工藝改善和降耗節能的雙重目的?! ∷^前置泵低壓變頻調速技術,是以雙泵的串聯為基礎,通過變頻控制前置泵,讓注水泵的工作點始終保持在最高泵效,因而才能使系統效率達到最高,并且實現節能的目的,同時可以對系統運行參數進行智能調節。增壓泵與注水泵串接,調節小功率增壓泵是利用小變頻調速系統,以此達到對大功率注水泵的調節以及控制的目的。這種方式的實質是利用信號放大的功能,實現系統壓力以及流量可調。這個系統是注水泵和增壓泵共同構成的,注水泵主要是用來驅動電機,增壓泵驅動電機并且保證運行的一個潤滑系統,由計算機控制系統、供電系統、水冷卻系統、儀表測控系統以及低壓變頻調速系統等組成。為注水泵提供吸入壓力的是小功率增壓泵,并且保證兩泵恰當匹配;然后通過計算機系統、儀表系統以及變頻調速系統的調節,讓高效區行范圍很窄的注水泵工作在高效區,實現系統效率提高。主泵也即高壓泵的部分功能是由小泵也即增壓泵來負擔的,在同一流量下,相比于高壓泵,中低壓泵的功耗小很多,尤其是對主泵進行拆級后,中低壓泵會有更為顯著的節能效果。大泵所節約的能量用于小泵綽綽有余,從而促進能耗的降低。通過對轉速產生的輸出量和DCS速度給定的大小進行比較,變頻器可實現對電動機轉速的自動調節,從而有效控制水泵的轉速,收到調節水壓的效果。上述的改造僅將并聯水泵機組中的一臺大泵作為對象,正常運行工況需要變頻泵、工頻大泵和中泵各一臺,因而3臺并聯水泵各自的出口壓力共同決定了管網總出口的壓力,因此變頻泵在太低的頻率下是無法運行的,強制運行可能造成倒流或不出水等后果?! ≈档靡惶岬氖?,如果頻率太低,會造成整體壓力的下降,對于管網系統對于揚程的總體要求也就滿足不了,水泵如正處于工頻定速運行階段,也容易發生過流現象。以往的運行實踐經驗證明,當工頻泵與變頻泵同時運行時,應將變頻泵的最低頻率控制在40Hz以上,這樣不僅能夠達到運行的需要,也能實現對出水量的連續調節。結論  進入十二五,“節能降耗”已是社會發展的主流,是城市用電企業中的耗能大戶,本身由于供水設施建設改造投入的不斷增加,以及供水生產經營服務所需電價、原材料等成本提高遭遇發展瓶頸,因此節能降耗對對于來講顯得格外的迫切與重要。通過以上兩種節能方案的研究與實施,使供水企業能耗大幅下降,供水成本也得到了有效降低。節能降耗的重要性不言而喻,它可以充分激發企業發展的潛力,打破發展的瓶頸,這正是目前最需要的,抓住“節能降耗”機遇,實現“低碳”轉型便輕而易舉。

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