变频技术在排水泵站节能工作上的应用前景

【摘 要】本文介绍了变频设备节电原理分析，以某泵站实际运行电费在安装变频设备前后的经济效益分析，阐述变频设备的节电应用前景。

　　【关键词】排水泵站；电费；变频；分析

　　在当今树立节约意识、节约观念，务求建设节约型社会的大前提下，我们看到随着变频技术的发展，变频技术的逐步完善，为交流传动的应用提供了广阔的天地。采用交流变频调速控制不仅能够实现水泵的平滑起动，还可以使水泵的流量得到调节。变频技术在排水泵站节能工作中应用体现了其经济可行性和技术可靠性。现以变频技术在排水泵站的应用作如下探讨。

　　一、排水泵站目前现状

　　众所周知，排水泵站运行中所发生的动力电费始终是排水管理行业经济支出的重要部分，根据某泵站过去几年的资料显示：泵站动力电费支出到了全所资金支出的50%以上，由此可见，实行泵站节能降耗工作具有积极的时代紧迫性和必要性。只有认清当前的经济经营形势和状况，端正对节能工作的认识和态度，采取科学合理有针对性的方法，才能实现排水泵站的节能降耗。变频技术是近年来兴起的节能手段，通过各行业的实践，已经被证明是节能效果最为显著的方法，因此被列为国家重点推广的技术。

三维复合排水网是一种新型的排水土工材料。以高密度聚乙烯（HDPE）为原料，经特殊的挤出成型工艺加工而成，具有三层特殊结构。中间筋条刚性大，纵向排列，形成排水通道，上下交叉排列的筋条形成支撑防止土工布嵌入排水通道，即使在很高的荷载下也能保持很高的排水性能。双面粘接渗水土工布复合使用，具有“反滤--排水--透气--保护”综合性能，是目前最理想的排水材料。

　　（一）变频技术的原理分析

　　变频器是应用电磁平衡技术原理，使供应于电器设备上的电压得以平衡，并且能调整电器的耗电功率，达到最佳的节电效果的一种低电压（380V）电器。

　　1、主要性能：它可使三相平衡的电源电压得到明显改善，消减电源不平衡状态下所产生的负序和零序分量的电压和电流，使电机减少较大的附加损耗，达到最佳的节能效应。

　　2、节电原理分析：变频器的控制原理是把交流输入电压进行整流变为直流电压，然后再将该直流电压调整为可变频和可变电压的交流输出电压或电流，从而使电机设备得到变化的输出转速。

　　3、综合节电效应

　　①变频器采用了电磁平衡技术原理来调整用电设备上电压的平衡度和稳定性，在纯电阻的照明、电热负荷中节电率η为：η=△P/P1=（P1-P2）=1-P2/P1=1-（V2/V1）2

　　将用电设备的运行电压从V1调整为V2时，如V2=0.98V1，则T1=4%；如V2=0.96V1，则T1=7.8%；如V2=0.94V1，则η=11.6%；如V2=0.92V1，则η=15.4%。

　　②通过消减电压的不平衡度对电机进行节电

　　在三相电压幅值相等时，一般三相电压是平衡的，其各相电压矢量也相差120°，但在三相电压不平衡时，则将产生负序电压和零序电压分量。对于零序分量就是由于电压的不平衡产生的电压中心点偏移，导致产生电压或电流分量，它对电动机产生的电动力矩和增大线圈漏磁通损耗，所以通过对不平衡电压的程度消减，可带来节电效应。

　　③减小了电机的起动电流

　　电机在起动时的阻抗ZL极小，起动电流一般为（3.5～5.5）ZA即3～5倍的额定电流。但在加装省电装置后，等于接入了一定数量的等值阻抗ZF，可将起动电流减少为2～3倍的额定电流。

　　④消减了电力网络带来的高次谐波

　　电网所带来的多种高次谐波分量对电动机的损耗加大，对电度表及其它计量装置影响很大。在安装节能装置后，可消减一半数量以上的高次谐波分量，也起到了一定程度的节电效果。

　　⑤降低送电线路和电机线组铜的损耗。

　　在较长线路或过载电流大的线路上，按铜损耗公式PCU=I2R分析，减少电流值对铜损耗就有明显的减少。

　　⑥消减系统出现的闪变现象

　　当相邻送电线路发生故障或扰动会波及到工作线路上的电压稳定，电压扰动对用电设备工作影响极大。而节能装置采用磁性材料和特殊的结线，平衡电压或电流的瞬间变动，由于工作线路上的电压得到了缓慢的升降，对用电设备起到了一定的稳压的保护作用，使用电设备免受系统中浪涌电压的损害。

　　（二）变频技术在排水泵站应用的合理性

　　针对到常运行泵站全压、全流量、全负荷的实际情况，综合投资、效果、性能等诸多因素，经对某泵站实际用电线路情况和用电状况调查，在安装相应型号的变频器后，总用电量将会明显降低，具体表现如下：

　　①减低高峰时的用电量，使用电分配更具弹性。

　　②节约电能、延长设备使用寿命。该装备能根据电机的负载情况进行适时的控制，消除不必要的电能损耗，使电机以最佳的效率运转。降低电机和震动，改善工作环境。

　　③自动重试功能。利用自动重试功能，使电机在瞬间停电或跳闸之后，能已极快地速度恢复运转。重试的次数与加速时间可根据需要来设定。

　　④大幅提高电动机功率因数。该装置对供给给电机的电压及电流进行优化控制，大幅度改善电动机的功率因数，使电动机能在最高效率下运转。

　　⑤对负载变化快速反应。该装置对频繁的负载变化做出快速反应，输出电压能在瞬间达到能在瞬间达到所需水平，使电机产生足够的转矩，令电机平均的运转。

　　⑥根据以往的安装经验，安装省电装置后，如计及平衡三相电压，抑制启动电流，消除高次谐波等因素，综合评定节电率可达20%或以上。

　　三、总结

　　采用变频装置以后，水泵运行平稳，水泵故障明显下降，完全克服了原控制系统的缺陷，具体表现在如下几个方面：

　　（一）变频装置精度高，保护功能完善。系统参数优化直接通过柜面键盘设置，系统故障自诊断后直接显示在柜面窗口上，系统基本属于免维护，大大提高了工作效率。

　　（二）通过液位计检测液位，其检测信号作为控制系统的输入基准，控制系统的输出频率，实现浪位闭环控制，提高了系统的技术指标，改善了水泵的工作状况，降低了水泵的起、停次数，延长了水泵的使用寿命。

　　（三）改造后，控制系统稳定可靠，电机经济运行，不但降低了故障时间，且节约了大量能源。

　　（四）由于频器的免维护及低故障率，节约了大量的维护和检修费用。

　　节能减排和保护环境刻不容缓，让我们积极行动起来，以主人翁的姿态、高度负责的精神和积极参与的热情，投入到节能减排的行动中，使节约能源、减少污染、保护生态环境成为我们生存的自觉行动！