【摘要】通过HARSVERT-A变频器在大庆龙虎泡取水厂的应用，总结了在水泵节能改造过程中应用大功率变频调速装置的经验和心得。
　　 【关键词】大功率 高压变频器 水泵调速 节能
　　 1.前言

　　 大庆石油管理局供水公司每年耗电费用约占供水总成本费的30%左右，而其中输配水环节的电费约占总电费的70%左右，因此，如何调整好外输泵的日常运行，使输配水吨水电耗保持在一个较经济合理的范围内，是节能工作的重点。我们始终积极探索，认真研究，采取有效措施来解决这个问题。

　　 2.问题的提出

　　 公司龙虎泡取水厂位于龙虎泡北岸，取水能力为50万立方米/日。当初设计时，考虑到中长期规划和最不利水量、水位情况，选择了两种机组泵型，一种为电机1400kW/10kV控制工程网版权所有，取水泵900HR（H62米，Q6360立方米/小时），另一种为电机900kW/10kV控制工程网版权所有，取水泵700HR（H62米，Q3900立方米/小时）。取水厂的二级泵站——中引水厂的一、二期工程设计供水量为50万立方米/日。由于油田限产，外网用水量逐年下降，目前取水厂实际输水量只有25-30万立方米/日，泵的总

流量Q仅为10400-12500万立方米/小时，输水管线水头损18—20米，而泵的铭牌扬程为62米，若要泵压降到与管网阻力相当，则机泵就会超负荷运行。因此，取水厂只能靠调整出口闸门来控制泵压，使水泵能在高效区运行。如此运行不仅增大了闸门的水头损失，浪费了大量电能，而且如果闸门节流调整不适当，机泵就很容易偏离高效段或超载运行，导致机泵的故障率增高， 缩短了机组的使用寿命，近两年机泵已经累计维修10余次，消耗维修费100余万元。中引水厂是公司生产大户，对能否确保油田用水起着举足轻重的作用，因此，龙虎泡取水厂输水泵的技术改造势在必行。

　　 3.变频改造方案的初步计算和论证

　　 一般情况下，泵都在额定工作条件下，按最佳工作条件设计操作。如图1所示为泵的典型的工作曲线，AB是泵的性能曲线，与额定系统压力曲线OB相匹配，在B点可以得到额定压力下的额定流量，在该点泵有最高的效率，关闭阀门可控制流量，当流量减小时，泵分别工作在P、Q、R、S点CONTROL ENGINEERING China版权所有，此时泵需要在很高的压差下工作，因此泵的能量输出比实际系统需要多得多，多余的能量在阀上表现为热量损耗，并被液体流动时带走。用泵的输出能量除以泵的效率，可以求得对泵的总输入能量。调节泵出口阀开度来减小流量，能量损失相当大。
　　

　　

　　 利用变频器调速，可使电动机驱动泵变速运行，泵的特性曲线与系统在任何流量下的需要相匹配，流量与电机转速成正比，产生的压差与转速度的平方成正比，如图2所示，无级变频调速后可得到AB—CD无数条水泵特性曲线，管路特性曲线与ABDC形成的阴影带任何一个交点，都可作为工况点与外网水量变化相适应，在较小的扬程下达到P、Q、R、S点所对应的流量www.cechina.cn，而且只损失很少的能量，其节能效果相当可观。
　　

　　

 

　　 对于同一台叶片式水泵有如下规律：
　　 Q1/Q2=n1/n2 H1/H2=(n1/n2) 2 N1/N2=(n1/n2 ) 3
　　 龙虎泡取水厂1#、3#、6#泵均为进口大泵，其电机转速分别为748 r/m，745 r/m，750 r/m。
　　 如果3#泵调速到500 r/m，则其流量、扬程及功率参数如下：
　　 Q原/Q变=n原/n变 =748/500=1.496
　　 Q变=4251.3立方米/小时
　　 H原/H变=(n原/n变) 2=1.496 2
　　 H变=28.59米
　　 N原/N变=(n原/n变) 3=1.496 3
　　 N变=412.2千瓦
　　 如果调速到550r/m，则Q=4663立方米/小时，H=34米，N=547千瓦，调速后泵参数基本适合目前工况。当然，以上计算是在假定系统的管路特性曲线不变的情况下进行的，安装变频调速设备后，泵出口阀门可以全部打开，系统的管路特性曲线将向外偏移，那么调速后的泵运行参数更有可能满足实际工况的要求，因此，可确定此方案为可取。

　　 4.变频调速方案的节能估算

　　 水泵的耗能计算公式为：P=(K×H×Q)/ η K:为裕度系数 η：效率
　　 假设水泵的实际压力由目前的5.8公斤调速降至2.5公斤www.cechina.cn，且流量不变，则P25/P58=25/58＝43％，即功率消耗理论上比原来减少1－43％＝57％。按电费0.41元/度，电机效率为0.95，运行330天/年，则原来年耗电电费为（1400kW×24×330×0.41）/0.95＝478万元，
　　 水泵变频调后www.cechina.cn，水泵进口压力降至2.5公斤www.cechina.cn，年耗电电费为：478×43％＝205.54万元，年节省