赵晶晶

偃师市亳源水务有限责任公司

变频水泵工程应用的节能降耗分析

赵晶晶

偃师市亳源水务有限责任公司

传统给水工程中，各种系统参数随工况的变化而不断变化，为了实现准确地控制，只能采用控制阀门或挡板开度的方法，人为增减阻力，使大量能量损失在阀门和挡板上。随着变频调速技术的日渐成熟，可以实现根据电动机的负载特性来调整转速、启动时间等参数，从而具有明显的节能特性。为此，本文针对工程建设供水存在的问题，提出了节能降耗措施。

变频水泵工程；节能降耗；问题

近年来，随着经济建设的不断发展，许多城市不得不限水限电，因此，国家每年出巨资进行大规模基础设施建设。对于供水泵站而言，目前绝大多数存在设备陈旧，工艺及供电设备老化，自动化水平低下，水耗﹑药耗﹑材耗严重等情况。为此，供水泵站的降耗节能工作已到了刻不容缓的地步。变频调节是现代一种先进的高效节能技术，它集电力电子技术和计算机技术于一身，可以很好的在供水泵站中实现节能降耗的目标。

一、工程建设供水存在的问题

按照一般建设工程项目施工用水用途分类，在项目建造时施工用水主要分为施工现场用水﹑消防应急用水和生活办公用水，其水源均是采用业主提供的供水管道。这存在着一定的风险，一方面在施工过程中，高层或超高层建筑建造到一定高度或者遇到紧邻的多个建筑工程集中进入施工用水高峰期，此时施工用水的需求量会发生较大的变化，楼层供水压力也会出现明显回落﹑楼层用水量明显增加的情况。这时的市政管网供水水压明显不足以继续往更高的楼层供水或不能同时满足多个建筑工程同时作业的施工用水量。另一方面，目前建筑工程一般都是远离市区或者在城区热闹地区，用水具有距离市政管网水源点远﹑用水量大和用水点多等特点。在市政管理自来水供应日趋紧张的情况下，施工单位为了不影响施工进度以及保证施工用水，许多建筑工程不得不采用在市政供水的基础上增加高压水泵二次加压供水的方式，以确保能够满足施工进度的要求。增压泵被广泛应用到建设工程中，不仅增加了企业的投资，存在管理不善等问题也造成了大量的能源和资源的浪费，徒增工程施工成本。

1、增压泵控制方式单一

部分施工单位为了节约成本，所增加建设工程的增压泵大部分未采用先进的自动控制措施，仅仅是操作非常简单的刀闸开关或者是按钮开关，但其对水泵的能耗却是很高的。一方面，如果采用直接启动电机的方式，电机的启动电流一般是4～7倍，一般要求电机的启动电流不能超过其额定电流的2～5倍。另一方面，施工人员为了方便，一般在工作时间水泵一直运转，直到下班时才关停水泵，期间有很多时间并没有用水或用水量很小，大量的能量就消耗在水泵与阀门和挡板之间的相互抵消上，白白浪费了不少的能源。如果供水管路上有个别的漏洞或接口不牢固，水资源就会不断地被流失。而且高压水泵长时间不间断地满负荷运转，会加剧水泵磨损，加速水泵的维修和更换周期，严重时会导致水泵烧毁，这就在无形当中增加了施工成本。

2、管理制度不完善

施工企业为避免重复购买设备，在工程开工前就根据拟建工程的施工用水量和建筑物的高度，选择购买可以满足供水量和扬程或略大于建筑高度的增压水泵。在工程建设的过程中，低楼层需求的水压较低，市政供水水压能够满足施工需求的水量；随着建筑物高度的不断攀升，需求的水量和水压会逐步增大，为了能够有充足的水量供应就需要开启水泵。在采取简单控制方式和末端需求不大的情况下，水泵也是运行在额定功率状态下，能量通常消耗在挡板与水泵互相之间的抵触。这种情况会一直存在，直至工程建设到达水泵的最高扬程或工程主体完成。在此期间，水泵消耗的电能非常多，增加了建筑工程的建设成本，不利于节约资源和保护环境。

二、变频水泵工程节能降耗措施

1、水泵降耗技术的选用

水泵的节能改造是在相同水量需求的情况下，运用技术手段降低其所消耗的能量。降低水泵的能耗技术措施有变频泵供水技术﹑优化调度﹑优化水泵等，3种技术措施各有优缺点。优化水泵可以适当调整水泵养护维修周期，优点是操作简单；缺点是需要有专业的技术员操作，且操作复杂繁琐。优化调度需要制定适当的用水计划，按照用水计划简单地控制水泵的启停开关即可；缺点是施工用水随意性比较大，在需要用水的时候开启水泵，不需要的时候停止水泵，都会有一定的延时，而且需要有专人在水泵傍边看守，增加了劳动力，因此，实现施工现场水泵优化调度存在一定的难度。电机的软启动可以大大减少电机直接启动带来的绝缘损坏及延长电机和阀门的使用寿命。水泵电动机的转速和所使用电源频率成正比关系，在变频器的作用下平滑地改变水泵电动机的电源频率即可改变水泵转子的转速，亦即改变了供水系统的供水水压和流量。一般应用变频器节电率为20%～50%，效益显著，而且变频调速具有体积小﹑精度高﹑操作简便﹑节电效率高等特点，近年来成为了城市供水系统节能改造的主要方式之一。

2、变频技术在建设项目工程供水中的应用研究

第一，变频泵供水技术节电原理

要想降低整个供水系统的电能消耗，设法提高水泵的运转效率是非常有效的措施之一。变频器可以在不改动电机内部结构的基础上，通过均匀调节电机供电电源的频率，便可以平顺地改变电机的转速，也即改变了电机的轴功率，供水的压力和流量会随着电源频率的调节而增大或减少，从而达到调节水压的目一台异步电动机或水泵在电动机旋转磁场的极对数是固定的，如果水泵内部结构不做任何改动，频率的大小就决定了电机的转速，而转速又决定了水流量和水压，它们之间的关系是非常明确的。在建筑生产建造阶段，当建筑工程达到一定高度的时候，扬程和用水量都是一定的，此时，自动控制器便可以根据关系式得出水泵需要的供电电源的频率，从而输出该频率给电机。

第二，能耗对比分析

(1)工程概况。某住宅工程位于我国西南G城市城区边沿，为2栋体型一样的独立建筑A1栋﹑A2栋，设地下4层，地上32层，高99.75m，属于高层住宅建筑，主体工程到装修完毕计划工期为2年。

(2)节能效果改造对比。A1﹑A2号建筑采用同样的施工技术和施工方法，同时施工。

三、结束语

总之，变频器的优点十分明显，在供水泵站上运行不仅安全可靠，还满足用水量随时变化的需要，具有明显的节能降耗作用。只要加强日常的维护保养，变频器在供水泵站节能降耗中的经济效益和社会效益还是十分显著的。