水泵电动机的调速运行

⋯．他⋯、39辑鹕社鹋辑g科技综述lj水泵电动机的调速运行荆绍莹(中国市设计院]在给水排水工程中水泵的耗能量最大，特别是在给水工程中，一般占总耗电量的70以上。如何使水泵在最优状态下运行以提高其工作效率．对节能来说具有很大意义，而水泵机组凋速运行就是最有煎的节能方法。它以可调的转速来适应供水量和扬程的变化，使水泵在各神情况下都运行在蛊较高的嚣域。一、水泵运行的控制方式实际运行审水泵流量根据界用水情况在随时变，扬程也固流量和水位的变化而变化，因此水泵不能总保持在一固定的工作点，需要根据实际情况进行控制。通常有台数控制、阔耳度控制和转速控制等三静．实际上往往是两袖控制同时使用，阀门开度控制效率最差、大量的能量被消耗在阀门的水头损生上。台数控制不能实现流量匍压力的连续控制．仍需要阀开蔓控制来配合。而转速控制则以水甄的可调转速来适应流量和压力的变化．不仅可以实现泸量和压力的连续控制，而且使水泵在各种情况下部运夤亍在较高效室的区域；虽然控制复杂．备价恬高，但节能效果是显著的宴际设计中往往按最不刮因素考虑如管道损失按最坏情况计算，考虑的富裕水头较大，丽最后在选泵时还考虑一定的裕量．当采嗣水幕调速运行时就可以把这些裕量压至最．从雨节约能托．使水泵运行更为台理。1．}：泵的调速范冒水录的调速范围(调速比)宙下式决定：鲁⋯式中：H——对于取水泵H是最天取水量且河床水位最低时要求的职水泵压力；对于配水泵和加压泵H则是最大供水量时所需之出厂压力。一对于取7K泵!是最取水量且河床水位最高时要求的取水泵压力；对于配水泵和加压泵z丑j是最小供水量时碍蔫之出厂压力2．水蓑调速的控制原则玻水泵机组应尽可能实现流量恒定均匀取水．调节水量尽可能储#于清水池和广外调节池，以羁于工艺处理过程所以，取托泵宣呆塌’亘流量调速的运行方式，按河床水位的变化。嗣整水泵的转速以改变其扬程．井使取水量基压恒定；而以效率作为控制的约束条件．使取水泵始终运行在高效区，当供水量变化较大而调节容量不足时，可按供水预测曲线划分几个时间段，在高峰时间段提高给定取水量，在低峰时间段降低给定取水量，在每段时闻内仃j按恒定流量调遣运行配水泵机组应按保持管网末端压力恒定来进行调速控制，以效率作为控制的约束条件。当管网由一个水源供水时，如能铡得泵站出口至维普资讯http://www.cqvip.com中国给水排水l989Ⅵ】1．5N15管网末端的水头损失系数K值，则可按泵站出口总流量口来变速调节配水泵的出口压力，以保证管网末端的压力P恒定。这时．H一啪+Pf2)当管网由几个泵站供水时．设泵站水泵额定转速为时的出口总流量为口．，压力为Ⅳ．．若水泵转速调节为时．则有：P一()一E口目．一掣H．一K(3)(4)式中：^=．为泵站的调速比。二、交流电动机的调速方式设交流电动机的同步转速为，为供电源频率；为电动机的极对数。则交流异步电动机的转速为：‰(1-s)一(1一s)(5)式中：s=1-称为电动机的转差率，由(5)式可知变极对数、变转差室及变翱率，均能改变电动机的转速，变转差事调速可分为转差功率不回收和转差功率回收两种。属于前者的有转子寓电阻调速、电磁离合器和液力偶台器：属于后者的有晶闸管串级调速和电机直毁调速i．绕线型异步电动机转子串电阻调速设定子的输入功率为P，扣除定子损耗即为电磁功率P经气噱传给转子其中一部分转泡为抚城功率尸J，另一部分消耗于转子电阻及附加电阻毋申的功率为P，围为P与转差率s或比圃，故称为转差功率；P一(1-)一(6jP=3I；rn+毋)=s(7)如不考虑电动机内部损耗，调速时的效率为：_l一一(8)可见调速系统的效率与转速成正比，低速时效率也低坦对水泵仍有一定的节毙效果。液力偶合器、电磁离合器与串电阻调速情况基本相同，敞点是不能使电动机全速运行。而转子串液体变阻器调逮，结构简单、成本低廉、维护容易、而且可以短接转子使其在额定转速下运行，是一种可供选择的调速方法。2．晶闸管串级调速如图1所示，异步电动机转子电势经整荒逆变后回馈给电网．逆变功率PU，就是转差功率，当改变逆变角时，逆变电势、转差功塞P，一、转差率都将髓之改变，从而达到了稠嚏的目的皇I晶闸罾串疑调逗系娆水泵电动机一般采用低同步串缈调遣．变流装置容量与凋速范围成正比。承泵的蛹速范围一般在10：7左右，交流装置的容量约为电动机的30左右，设备比较简单经济，维护比较万便。串级调速系统的原理圈和能量流图如图和图3所示。电网向整个串调系统提供有功率P，定子输八有功功率P．，等于P再加』：由晶闸管逆变器反馈到电网的功率P从P减王豆子损耗△P-即得经气隙传送到转子的电磁功翠P。的一部分变为转差功率P，另一部分变或机械功率供给负载。转差功率P减去转子损耗△P!郁变流装置损耗△，，即为回渍功率P。P，减击机械损耗△，即为电动机轴上的输出功率P