大功率变频器在大型泵站中并联运转时要解决几个关键技术难题.ppt

大功率变频器在大型泵站中并联运转时要解决的几个关键技术难题--（5） 　　摘 要：从四十多年在大型给水排水工程的设计、运行、管理实际出发，总结了大型泵站采用变频调速节能降耗的高新技术中，必须解决的关键技术难题：如何寻找等效的综合的理想的水泵特性曲线？如何选用最佳的调速方案？如何追求最小的单位电耗目标？谐波治理及功率因素补偿如何综合考虑？如何选择绿色环保型的变频器？什么是最理想的现场网络监控环境？如何采用最科学的智能控制先进技术？针对这些应用中的关键技术难题提出了作者的见解，供同仁磋商。 　　关键词：多台水泵并联运转的理想特性曲线；最小单位电耗目标；绿色环保型变频器；谐波治理以及功率因素补偿；信息控制一体化网络监控。 1、引言 　　随着十一五规划的实施，城乡缺水将更加严重。我国人均水资源占有量只有世界人均水平的四分之一。全国年缺水量约300~400亿立方米，全国的城市每年缺少60亿立方米，日缺水量超过1600万立方米。据统计，全国供水总量将达600亿立方米，到2010、2030、2050年我国城市相应需水量将分别增加到910亿立方米、1225亿立方米和1550亿立方米左右。“十一五”期间，全国新增供水能力400亿立方米，其中新增城市为160亿立方米，新增乡镇为80亿立方米，全国重点城市新增4500万立方米/日。预计到2030年，全国用水总量将达到7000亿到8000亿立方米，接近水资源可利用量的极限。　　当前情况是：一方面国家拨巨资进行建设，另一方面，老一套的经济运转模式，存在严重的污染和浪费。综观当前国内水工业市场，绝大多数是老企业，设备陈旧，工艺及供电设备老化，自动化水平低下，水耗药耗材耗严重，先进控制技术极少采用。就是近几年来新建扩建改建的水处理工程，花了不少投资组建的FCS、DCS、PLC监控系统也不是名符其实的，不能进行网络化监控，造成许多资源白白浪费。更有许多处理厂站，存在先天性的不足，工艺设计不合理，工艺流程布局混乱，变电站远离负荷中心，使得电力电缆和控制电缆太多太长。特别是水泵机组的配置不够科学，使得给排水系统的电耗居高不下。吨水的单位电耗远远超过欧美、日本等国家。水工业的降耗节能到了克不容缓的地步。今年国务院又增加215亿元的巨资，加大节能减排的力度。针对大量老水厂的技术改造和新水厂的节能降耗中的几个关键技术难题，进行科学的分析研究并提出对策。 　　2. 认真分析综合等效的水泵特性曲线来确定调速问题至关重要　　对每个泵站都要从实际情况出发，对水源供水做深入细致的调查分析，对水管的平差压力必须做大量的科学的计算。一个大型的给水工程往往有1个或2个以上的取水泵站，几个中间加压泵站和综合的净配水厂组成。大、中型城市的供水系统，往往是多水源、多泵站、多管道、多用户组成。一个大型的水泵站，又是多台机组并联运行。装机容量是按最不利的条件下，最大时流量和所需扬程来决定的。　　下面举两个工程的典型设计实例，来分析要不要调速节能。　　2.1 某大型水源取水泵站的实例分析：　　水工艺专家们，对取水泵站选泵设计时，都是考虑供水保证率达到95～99%的最低原水水位时泵站最大出水量的供水规模。水泵站的装机是按最不利条件下、最大时流量和所需相应扬程决定的。而实际上一年中只有几天能达到最大时流量，大多数时间里，水泵站都处在小流量下工作。为了适应流量的变化，许多泵站在运行中采取关小出口闸门的办法来控制流量，从而造成出口闸门前后的压力差值（少则多米多则几十米）就白白地浪费于闸门阻力上（见图1）。 　　当水泵台数足够多时，宏观上可以适应水量变化，但是水泵型号有限，装机台数过多，不仅管理不便，增大建筑面积，加大工程造价，流量脉冲变化极大，无法做到安全平稳调节水量变化，还需要调节阀来调节水量（见图2）。很多泵站切削水泵叶轮来适应工作点需要，因水泵工作点不连续照样有大量能量损失。　　采用水泵机组无级调速技术，可连续地改变水泵转数，来变更水泵工况，使其流量与扬程适应于管网用水量的变化，才能提高机组效率，维持管网压力恒定，达到节能的效果。节能原理如图3所示。AB为全速泵特性曲线，AnBn为调速泵特性曲线，CBnB为管路特性曲线，CO为几何扬程（含地形差和自由水头），当用水量从Qmax减少到Qmin的过程中，全速泵的扬程将沿BA曲线上升，而管网所需扬程将沿BBn曲线下降，这两条曲线纵坐标的差值就意味着全速泵扬程的浪费。应用水泵调速技术时，当用水量从Qmax变动到Qmin的过程中，水泵转数随流量从额定位n降到n1n2n3……nn，水泵的Q—H特性曲线AB也相应变化为A1B1，A2B2，A3B3……AnBn。而这组平行的特性曲线AB—AnBn与管路特性曲线CB的交点轨迹BBn正在管路特性曲线上。这样就可使水泵工作点沿管路特性曲线滑