（大庆油田有限责任公司第一采油厂第二油矿北二联合站 黑龙江大庆 163000）
摘要：现阶段，随着我国综合国力的提高，科学技术水平也明显加强。交流变频调速技术是集现代先进电力电子技术和计算机技术于一体的高效节能技术，在调速范围、调速精度、动态响应、低速转矩、智能控制、节约电能、工作效率等方面具有优异性能，是其他的交流调速方式无法比拟的。交流变频调速已逐渐取代了过去的传统滑差调速、变级调速、直流调速系统，它以体积小、通用性强、适用范围广、保护功能完善、可靠性高、操作简便等优点，越来越广泛的应用于钢铁、冶金、矿山、医药、电力、食品等行业，使用变频器后的经济效益和社会效益非常显著。
关键词：变频调速；水泵节能；技术改造；应用
引言
随着电力电子技术、微电子技术和计算机控制技术的飞速发展，针对交流电动机的交流变频调速技术在20世纪80年代迅速发展起来。相对于其它调速方式（如降压调速、变极调速、滑差调速、交流串级调速等），变频调速性能稳定、调速范围广、效率高，随着现代控制理论和电力电子技术的发展，交流变频调速技术日臻完善，它已成为交流电机调速的最新潮流。
1水泵变频调速的概述
目前，绝大多数水泵都采用恒速电动机拖动。当需水量发生变化时，采用阀门节流的办法来调节流量，因此严重浪费电能。利用改变电动机的转速可以改变水泵的特性，使之适应供水系统工况变化幅度较大的情况，进而达到实现节能降耗的目的。在各种调节方式中，调节水泵的转速是降低能耗的最好方式。变频调速的节能技术改造是水泵节能的主要手段，优点明显：变频调速的效率和功率因数高、调速范围宽、精度高，以及能实现软起动且能相对减少电网电流冲击和运行设备的机械冲击从而延长设备使用寿命。水泵变频调速一般采用两种方式：变频恒压变流量和变频变压变流量供水，前者应用更广泛，后者技术更为合理、实施难度更大，但代表水泵变频调速节能技术的发展方向。在实际改造中，需要综合考虑用户经济条件、节能指标和设备运行要求选择改造方案，比如，液力耦合器调速属于低效调速方式，投资少、见效快、资金回收周期短等，对于老设备来说更具有明显节能效益。根据交流电动机工作原理中的转速公式n=60f（1－s）/P可知，均匀地改变电动机定子绕组的电源频率f，就可以平滑地改变电动机的同步转速n。电动机转速变慢，轴功率就相应减小，电动机输入功率也随之降低。这就是水泵变频调速的节能原理。
2影响变频调速范围的因素
2.1水泵工艺特点对调速范围的影响
理论上，水泵调速高效区为通过工频高效区左右端点的两条相似工况抛物线的中间区域。实际上，当水泵转速过小时，泵的效率将急剧下降，受此影响，水泵调速高效区萎缩。因此，首先要计算最小转速。
2.2定速泵对调速范围的影响
实践中，供水系统往往是多台水泵并联供水。由于投资昂贵，不可能将所有水泵全部调速，所以一般采用调速泵、定速泵混合供水。在这样的系统中，应注意确保调速泵与定速泵都能在高效段运行，并实现系统最优。此时，定速泵就对与之并列运行的调速泵的调速范围产生了较大的影响。主要分以下两种情况：（1）同型号水泵一调一定并列运行时，虽然调度灵活，但由于无法兼顾调速泵与定速泵的高效工作段，因此，此种情况下调速运行的范围是很小的。（2）不同型号水泵一调一定并列运行时，若能达到调速泵在额定转速时高效段右端点扬程与定速泵高效段左端点扬程相等。则可实现最大范围的调速运行。但此时调速泵与定速泵绝对不允许互换后并列运行。
3改造方案
3.1变频器选型及控制回路改造
根据鼓风机、引风机、给水泵拖动电机额定功率进行变频器的选型，并按照保证系统安全工作、满足锅炉不同负荷下辅机工作参数要求的条件对变频器进行相关参数的设置，具体情况见表3。
变频器安装于专用配电柜中，电控系统在原系统的基础上进行改造。只需拆除原交流接触器，安装中间继电器和电抗滤波器，并将原有的电动执行器和电动调节器（控制风门、阀门开度）更换为调节频率的电位器和频率显示仪表即可。由于风机水泵属于平方转矩类负载，在低速运转时需要的轴功率显著下降，拖动电机负荷较小，发热量也较少。因此，冷却风扇与电机转子同速运转能够保证电机散热，不需专门配置变频电机。变频改造后可保证设备高效运转，实现电机软启动，无冲击电流，设备故障率也大大降低，维修费用大为减少。变频器自我检测、故障诊断、保护功能齐全，可有效地防止事故扩大化。在节电的同时，长期轻载运行的设备工作在低转速、低电压的状态下，这样就使电机发热少、温升低，延长了使用寿命，降低了设备噪音，改善了生产环境，克服了采用异步电动机直接驱动、变阀调节流量时，电机启动电流大、设备机械冲击大、电气保护特性差等缺点。变频调速技术也提高了功率因数，使电网损耗减少，效率提高。在锅炉工况改变时，调节变频器输出频率即可满足工况调节的要求。3。2切削叶轮直径的调节方式改造水泵，是通过改变叶轮外径而改变水泵性能，这种方法不会增加额外的能量损失，是一种节能的调节方法。但是叶轮切削量不能太大，否则效率明显下降，而且需要停机换装叶轮，常用于水泵的季节性调节。采用变频调速方式改造水泵，当管网所需流量减小至QB时，管网特性曲线不变，水泵性能曲线由Ⅰ变为Ⅳ，水泵转速则由n1降低为n2，此时水泵工况点为C点（QB，HC）。与A工况点相比，功率由面积OHAAQA变为面积OHCCQB，功率显著减少，通过公式计算，可见轴功率是以转速三次方的关系下降。因此，通过变频调速方式调节流量，水泵节能效果十分显著。
结语
过去泵行业普遍采用改变阀门或挡板开度的节流调节方式。这种调节方式虽然简便易行，但造成很大的能量损失。经以上分析，泵采用变频调速调节方式后能耗大大降低，故变频调速这种有效且可靠的节能方法有非常高的推广价值。前几年，由于变频器价格较高，在我国泵行业未能得到广泛采用。近年来，随着变频技术和控制技术的发展，变频技术也在不断地得以推广，变频器的价格也在不断下降，其性能价格比不断提高。但成本问题还是变频调速不能普及的主要障碍，期待能够尽快研制出价廉质优的变频器，使变频器在初期的投资，能够在最短的时间内得以回收，能使这种节能方法进一步普及推广。目前，国外先进国家的变频技术正向小型化、高可靠性、抗公害、多功能、高性能等方面发展。我国也在加快发展步伐。相信在不久的将来，泵变频调速必将得到广泛的应用。
参考文献：
[1]靳卫华，张建斌，吴磊，供水系统中泵节能技术研究[J].通用机械，2015，9：96-100.
[2]渠时远.我国水泵发展现状和节能的技术途径[J].通用机械，206，6：14-21.
[3]邵国辉，赖喜德，孙见波.水泵节能的技术途径[J].中国水利，2015，4：67-68.
[4]郑少燕，水泵节能技术在水厂中的应用[J].给水排水，2015.29（9）：66-68
[5]耿纪中，谭江.水泵节能技术及节能改造实例[J].工业用水与废水，2013，44（2）：42-44.
论文作者:安麟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/31
标签：水泵论文; 变频调速论文; 节能论文; 变频器论文; 转速论文; 高效论文; 方式论文; 《电力设备》2018年第2期论文;