淺析調速供水的節能降耗和節約成本

黃蕓東

【摘 要】在當下21世紀，城市管網恒壓供水已經成為現代化城市的一種象征，這也促使變頻調速恒壓供水系統在在當下城市供水領域中被普遍使用，其不僅能達到恒壓供水的目的，而且還具備節省資源和避免浪費等重大作用。

【關鍵詞】調速機制；變頻；節能降耗

一、前言

在供給水工程中，為確保實現穩固和可靠的城市供水需求，普遍通過使用供揚程、水管道的最低工作流量的措施來進行斷定。然而該措施仍然會高頻率地碰到高峰時期水量小的問題，造成供水流量在大部分的時間中都是處于有礙工作的狀況中，以至于水泵會長期運行在負荷狀態下，嚴重影響其性能。如今國內對變頻調速泵在節約資源、降低能耗方面的工作機制和解析中仍存在大量未知要素，這要求我們進行深層次的鉆研。

二、影響調速供水的因素

在切實進行工作時，水泵轉速的高低并不是判斷節能效果是否良好的標準。實踐過程中，了解到水泵軸的轉速是取決于它工作的動力的。若轉速減低，軸也會隨其快速降低。所以在現實使用中，我們不僅要考慮調速設備本身的效率，還要考慮水泵的效率。與此同時，定速水泵和管網性在協同運行中的操縱也是我們不可以忽視的地方，如果其效果高于設備本身的能力，那么節約能耗的作用就難完成。

1.轉速的影響機制

電機的值受轉速影響通常是無法確定的，其一般是因轉速變化而變化的。如前所述，當水泵的轉速降低時，必將導致其軸的功率也迅速降低。若電機進行工作時的頻率出現偏離工頻比較多的時候，或者高出限定功率的時候，必定會使電機的工作效率下降，大范圍地降低了其工作性能，從而造成整個系統的工作效果及成本資源消耗嚴重受損。如果采用變頻器驅動，那么異步電動機電流將會增長5%。并且電機運行速度偏低時將會嚴重影響冷卻風扇的轉速，導致其速率減慢，給風量也會減少，從而進一步提高了電機運轉的安全性和效率。

2.水泵性能對調速的限定

一般不管采用哪種水泵或變頻器，都需要判斷水泵的自身特性，根據其進行制作的。水泵再使用期間，想要快速和有效的進行應用，就必須處在存在限制的流量區域和調速領域內。然而要是離開了以上區間，水泵的調控和反應能力就無法經過調速來實現其統一、快速和有效的運轉，并且水泵的利用效能同樣無法實現最優化。在水泵進行高效率應用時，其真實工作期間的工況點也處在同一區間內，促使水泵應用效能下降，從而出現真實進行工作期間的工況點偏離范圍變大的情況，導致其利用率不能實現預期的要求。

3.定速泵的影響分析

在切實進行工作期間，通常會共同使用多臺水泵，這也使得供水系統不具備單一性。但是其設施價格過高，所以在現實使用中并不會使所有水泵都進行調速，通常都運用協作運行的方法來實現供水功能。故而，在以上系統構造中，如果想要使定速和調速泵處于最佳運行狀況，就必須使兩者都實現高速高效運轉。然而，想要實現兩者的最佳狀態應當注重下面兩點：首先，并排使用同一型號的水泵，能夠較為機敏的控制系統運行狀況，但無法同時將定速和調速水泵保持在高效率的運轉狀態，這也體現出該狀況下的操控范濤偏小的劣勢。其次，在并排運轉非同一型號的定速和調速水泵的過程中，使調速水泵保持在最佳運行狀況，就能夠達到最大效率的調速工作目的，當調速泵額定轉速揚程達到定速泵高效泵左端點揚程，就能夠達到最佳的工作狀態。

4.管路特性的影響

管網特性對調頻供水而言具有鮮明的影響力。即使調動水泵性能曲線是水泵調節的主要方式，但網管特性的差異會導致調速節能減排效果和成本出現截然不同的現象。在設計相同的3個供水系統中，都需要將流量設置到某個固定點。雖然調速水泵的性能和型號都相同，但是由于管網特性存在一定的差異性，也能夠導致出現不同的損耗成本。

三、如何有效的節能降耗

1.轉速調整節能降耗

供水領域中有一個重要特質即連續運行，由于人們的生產和生活都是以自來水為基礎進行的，同時用水量也存在多個峰谷期，這就要求管網壓力必具備實時調節能力，促使我們針對送水泵的流量、揚程必須展開持續性的調動。其中流量及揚程是供水管網中應當進行調節的兩個重要參數。

調度流量和揚程在原則上有兩個方法：一是截流調節，保持泵的轉速，通過調動供水管路上閥門的開度來實現調節。在使用截流調節時，流量和揚程會變小，然而因為拖動電機的輸出功率沒有出現大幅度的變化，所以造成配水單耗產生高強度的增加，促使大批電能被浪費。二是變速調節，也就是保持供水管路的狀態，使泵的轉速發生變化來實現調節，眾所周知由流體機械理論來決定的，在雷同工況下，泵的流量，揚程和功率分別與其轉速的一次方、二次方和三次方成正比，因此通過使用調速調節流量和揚程的手段能夠高強度地減少配水單耗，以實現高強度避免浪費的目標。

依照本人的經歷，當使用變頻調速恒壓供水系統時其配水單耗是363.56KWh/Km3Mpa，而使用工頻供水系統時的配水單耗是452.61KWh/Km3Mpa，因此變頻調速恒壓供水系統的節能成效是十分明顯的。

2.降低電耗

就城市而言，其使用的電能總量與工業企業同樣都相對偏高，其中自來水公司是最耗電一種。水廠泵使用的電能最多，大概占總耗電量的97%。而城市管網向外漏水造成水泵的使用臺數增多，并拉長了水泵的應用時間，這就是主要導致泵房耗電量過大的原因。

（1）減少漏水量

由于我市城鎮大多數管網使用時間較長，故而出現老舊、抗壓能力弱、容易出現爆管、漏水處較多等問題。特別是在晚上，人民用水量突然降低造成管網壓力加大，漏水量加大，并且這種現象只能通過擴大水泵運行數量和拉長運行時間進行處理，從而導致大量電能被浪費。故而，加大查漏補并進行修補的力度是減少電能浪費份重要措施。前些年，我公司請保定市專業查漏隊針對自身管網展開全面的檢測，檢測出一些嚴重的漏點并進行修補，降低了自來水的泄漏量。并且在該過程中噴訓了一些專業查漏人員以實現長遠性的查漏工作。

（2）改造水泵技術

使用恒壓變頻控制供水具備以下3個好處：一是使用方式簡潔易懂無需手動調節進水閥門，大幅度的降低了員工的勞動力度，提升了員工的工作效能。二是水泵啟動時雜音小、電流小，并在一定程度上避免了電網的沖擊，維護了電動機的使用質量，避免了維修資源的浪費。三是維持供水壓力恒定，在降低電動機無功功率的同時提升了水泵的運行效能，并且避免了資源的浪費，使用恒壓變頻技能可以促使管網供水壓力保持恒定，進而能夠控制因為夜間用水量減少導致管網壓力急速增長的現象，降低爆管事件發生的幾率，避免漏水量變大。

（3）加強施工質量管理

因為在裝置供水管道的過程中會出現建設質量不達標的現象，所以一些管道可能會出現漏水事件。故而，認真遵守并執行相關規定，根據建設流程進行施工，加強建設管理，通過管理的手段實現提高管道裝置水平，降低管道泄漏事件的發生。

四、壓力調節節約成本的措施

若一個供水管網中具有兩個或兩個以上的水泵站，那么想要憑借使用不同效用的水泵分別展開調整的手段達到掌控網管壓力的目的，就必須進行多次倒泵和截流。眾所周知，工頻電機實現啟停的時間是1s以內，因此水泵的啟停定然會導致出現水錘效應，而供水管網中的爆管事件基本上都是由該效應引起的，并且每次爆管都會出現耗損大量資源及修理資金等多余支出。

若是一個供水管網里存在多于兩個的變頻調速供水系統，能夠在很大程度上改善這種狀況，一是必須使用大功率的變頻調速供水系統，其能夠大范濤的對流量和揚程進行調整，高效率的降低了水泵的啟停頻率。二是在每次啟停電機的過程中，變頻調速恒壓供水系統能夠配置科學性線性加速或減速時間，從而達到除去產生水錘效應的目的，并且還能夠防止電機發動過程中對電網造成沖擊。

五、結語

變頻調速在我國水泵節能技能領域中被普遍使用，同時其使用的前提要求是相當嚴厲的，是無法簡易地被任意環境中的任意供水系統使用的。故而在切實進行工作時，理應針對詳細問題進行詳細探析。與恒壓變流量供水系統相比，變壓變流量系統減少消耗能源的能力更強，然而其使用時的困難需要我們進行深入性的研究。

參考文獻：

[1]王鐵軍，閻翠玲.串級調速電機在水廠中的節能應用實例[J].城鎮供水，2008（4）：39-40.

[2]袁潮清.中國節能降耗途徑的節能效果測算及優化研究[D].南京航空航天大學，2010（03）：9-12.