水厂水泵电机的选择与运行效率分析

一般情况下，水泵中的驱动电机由水泵制造厂统一配置，用户按工艺需求选择水泵后，再按已选取的机组配置相应的电气控制设备，而与其配套的电机容量选取是否恰当，往往还需要做进一步校核和优化，才能使机组容量达到最佳配置和电机的高效运行。1电机容量计算水泵机组配套电机的功率计算式为[1]P=KγQH102ηηc×1000。式中：P为电机功率，kW；γ为水的密度，t/m3；Q为泵的流量，m3/s；H为泵的总扬程，m；η为水泵效率，一般取0.6～0.84；ηc为电机与水泵间的传动效率，与电机直接连接时取1；K为裕量系数，见表1。水泵机组选择配套电机时，还需注意电动机的转速（极数）。因为水泵的扬程H、流量Q、功率P与转速n间存在以下关系[3]：H1H2=n21n22；Q1Q2=n1n2；P1P2=n31n32。2配套电机容量运行效率分析由于各水厂的设计、建设及投产时期不尽相同，在机组设备投运几年或十几年后，随着城市供水范围的不断扩大，人们生活水平的提高，用水需求的增大，用水结构也在不断地变化，导致时变化系数也随之增大；另外，高效节能电机的推出，或水泵长时间使用磨损，引起水泵效率降低，若不对机组进行维修调整或更新改造，就会导致生产成本（电耗）上升。为便于说明问题，举例分析如下。假设某水泵总扬程为8.5m，流量为260L/s，水泵效率为82%，机组传动效率为92%，该水泵原配套电机为55kW（380V），运行时电流表显示电流为67A，功率因素0.78。为提高水泵运行效率，现将原水泵电机更换为40kW的交流异步电机，此时电机效率为91%，该泵每年运行4500h，现分析计算有关参数：1）该水泵实际所需的电机输出功率为[4]P=γQH102ηηc×1000=0.26×0.85102×0.92×0.82×1000=28.72kW；2）配套电机的电源输入功率P1=3姨UIcos准=3姨×0.38×67×0.78=34.4kW；文章编号：1009-7767（2009）04-0405-04水厂水泵电机的选择与运行效率分析刘德海，姚广东，张新培（扬州扬城水业有限责任公司，江苏扬州225009）摘要：通过对水泵机组配用电机的容量计算，分析了容量、效率对节能的影响，并结合在线实时检测，得出了降低机组运行电耗的方法。关键词：水泵；电机容量；效率；电耗中图分类号：TH3文献标志码：BCapacitySelectionandOperationEfficiencyAnalysisforWaterPumpMotorinWaterworksLiuDehai，YaoGuangdong，ZhangXinpei收稿日期：2009-02-20作者简介：刘德海（1976-），男，江苏扬州人，工程师，学士，主要从事电气设备管理工作。第27卷第4期市政技术Vol.27No.42009年7月MunicipalEngineeringTechnologyJul.，2009功率/kW2.0及以下2～55～5050～100100以上裕量系数1.701.50～1.301.15～1.101.08～1.051.05表1裕量系数[2]市政技术第27卷厂别机组编号水泵型号流量/（m3/h）扬程/m转速/（r/min）电机型号功率/kW电流/A电压/kV实际电流/A备注净水一厂1-3号24sA-10A271039736JS158-838047.06.044.04号20sh-9B176442970JS148-631036.56.031.55号RDL500-640A1260043986AECK-PA00140046.76.039.0～47.0变频调速净水二厂1-2号16sA-9C108040960JS136-618020.86.018.03号24sAP-10J271039745JS158-838045.66.036.0～39.0负荷变化4号24sA-10A271039730JS158-838047.06.046.5净水三厂1、3号2号SDB400/500BRDL600-710A271036004346985989AECK-PA001YBP450-640063046.772.66.06.039.045.0～73.0变频调速4号5号RDL600-710A360024004646989YBP450-6AECK-PA00163040072.646.76.00.470.043.5表3各水厂近年来对有关机组相继改造后的技术参数3）采用原配套电机时电机的效率为η=P2P1×100%=83.5%；4）将原电机替换后，新电机电源的输入功率为P=P2η2=28.720.91=31.6kW。因此，每年节电量为ΔPt=（34.4-31.6）×4500=12600kWh。配套电机的效率也直接与机组的运行节电有关。例如，某水厂的3号机组原配套电机型