馮繼紅

（天津金耀藥業(yè)有限公司 天津 300457）

試論水泵節(jié)能運行及控制系統(tǒng)

馮繼紅

（天津金耀藥業(yè)有限公司 天津 300457）

隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，電機節(jié)能的前景十分看好。據(jù)國家能源部的初步估算：如果全面啟動電機節(jié)能工程，推廣變頻調(diào)速、永磁調(diào)速等先進電機調(diào)速技術(shù)，改善風機、泵類電機系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式，逐步淘汰閘板、閥門等機械節(jié)流調(diào)節(jié)方式，全國的用電量將下降15%～20%而GDP保持不變。通過研發(fā)高效節(jié)能的變頻調(diào)速技術(shù)，在工業(yè)、交通、辦公自動化等領(lǐng)域推廣使用，將電機的平均能耗下降20%～30%，這是電機行業(yè)“十一五”期間的節(jié)能目標。本文對水泵改造節(jié)能運行的理論和實踐進行闡述。

水泵；變頻器；電機；節(jié)能

企業(yè)的動力運行是公司的耗能之首，伴隨著我國經(jīng)濟快速增長，各項建設取得巨大成就，經(jīng)濟發(fā)展與資源環(huán)境的矛盾日趨尖銳，對環(huán)境污染、及能源的浪費問題反應強烈。本人認為只有堅持節(jié)約發(fā)展、清潔發(fā)展、安全發(fā)展，才能實現(xiàn)經(jīng)濟又好又快發(fā)展。

1 水泵運行存在的弊端

以往的供水利用閥門手動調(diào)節(jié)供水量，此種供水方案經(jīng)過多年的使用存在種種弊端，有如下問題制約生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定運行：

1.1 用戶的用水量隨季節(jié)、時間的變化而變化，使供水量難以控制；而整個供水系統(tǒng)為能滿足最大供水量的要求，做出了較大的設計余量，這樣使得在用水量較低時浪費了大量的電能。

1.2 操作人員頻繁增減泵的運行臺數(shù)或通過調(diào)節(jié)閥門來保持水量的平衡，這樣不但增加了操作人員的勞動強度，而且難以保證供水壓力的恒定，影響了供水質(zhì)量。

1.3 頻繁開啟水泵增加了對點擊泵的機械沖擊，縮短了它們的檢修周期和使用壽命，增加了設備的檢修費用，尤其是當大容量水泵啟動時引起的電壓波動會對其它設備運行帶來不良影響。

而采用變頻調(diào)速控制的恒壓供水可以解決上述問題，下面從運行實例進行經(jīng)濟效益和系統(tǒng)優(yōu)點兩方面論證。

2 實踐中的案例：我公司恒壓供水系統(tǒng)設計實施

2.1 項目概述

項目循環(huán)泵系統(tǒng)目前共計8臺水泵，90 kW和110 kW各4臺。其中，4臺90 kW水泵為工頻直接起動控制，另4臺110 kW水泵為變頻器起動控制。目前，循環(huán)泵系統(tǒng)正常生產(chǎn)時，開啟5～7臺水泵，因特殊生產(chǎn)需求時可能運行2臺水泵。

當前因生產(chǎn)線增加，計劃將其中4臺90 kW水泵更換為110 kW；同時，將現(xiàn)有的4臺110 kW變頻柜更改為1拖2控制模式，另外再增加4臺軟起動控制柜，以備應急水泵應急起動。最終需要將循環(huán)泵系統(tǒng)實現(xiàn)恒壓供水模式。

2.1.1 自控方案

正常工作時，以總管上壓力信號為控制點，系統(tǒng)自動將A#變頻起動1#水泵，根據(jù)總管設定壓力調(diào)整變頻運行頻率。當A#變頻調(diào)整為50Hz時，總管壓力依然沒有滿足要求，則，A#變頻將1#水泵自動轉(zhuǎn)換到工頻方式運行，同時，A#變頻起動2#水泵，依然是根據(jù)總管設定壓力調(diào)整A#變頻運行頻率，若A#變頻調(diào)整到某一個頻率時，總管壓力滿足設定要求，則保持當前狀況運行。若當A#變頻拖動2#水泵調(diào)整為50Hz時，總管壓力依然沒有滿足要求，則，A#變頻將2#水泵自動轉(zhuǎn)換到工頻方式運行。同時，由B#變頻設備起動3#水泵，控制方式同上。

在循環(huán)泵系統(tǒng)總管壓力大于設定要求時，系統(tǒng)自動控制B#變頻設備拖動3#水泵，根據(jù)總管設定壓力調(diào)整B#變頻運行頻率，若B#變頻調(diào)整到某一個頻率時（不低于25Hz），總管壓力滿足設定要求，則保持當前狀況運行。否則，自動停止B#變頻拖動的3#水泵運行。自控系統(tǒng)依然根據(jù)循環(huán)泵總管壓力情況控制A#變頻運行狀況。

最終的目的是自控系統(tǒng)實現(xiàn)根據(jù)循環(huán)泵總管設定壓力自動起停水泵和調(diào)整水泵運行頻率。

自控系統(tǒng)設置由自動/手動轉(zhuǎn)換功能，當自控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可采用手動模式人為起停變頻設備拖動水泵運行。

自控系統(tǒng)配置有組態(tài)畫面，可清晰明了的表明循環(huán)泵運行狀況，可查詢歷史運行記錄。根據(jù)生產(chǎn)需要設定修改總管壓力，并起停變頻設備。

2.1.2 更改要求

2.1.2.1.變頻器具備運行在50Hz時轉(zhuǎn)換到工頻運行功能；

2.1.2.2.現(xiàn)有變頻柜更改為1拖2控制方式，柜門上配置有1#/2#轉(zhuǎn)換開關(guān)；

2.1.2.3.每臺變頻器配置有DP通訊卡；

2.1.2.4.新增4臺軟起動柜，采用1拖1方式控制4臺循環(huán)泵，以備變頻設備或自控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時應急使用。

2.1.2.5.變頻器、軟起動器下口均需配置接觸器，以防反送電損壞設備。

2.1.3 循環(huán)泵系統(tǒng)圖

圖1 循環(huán)泵系統(tǒng)圖

2.2 循環(huán)泵自控改造項目方案（控制部分）

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖