低壓在住宅區(qū)給水系統(tǒng)中的合理利用
一、某住宅小區(qū)泵房供水情況:
某住宅小區(qū)水廠設(shè)計(jì)日供水量為3萬(wàn)噸/日。主要為梅江居住區(qū)居民用戶提供生活雜用水、居住景觀補(bǔ)水、景觀美化和水廠生產(chǎn)冷卻水和循環(huán)水。住宅供水泵房采用分體式雙吸給水泵，其中4臺(tái)為HV200-150-400/4P-55KW臥式泵(2臺(tái)為變頻控制，2臺(tái)為恒速控制，功率為55KW)，2臺(tái)為ESV-80-50-200/2P-18.5KW立式泵(1臺(tái)為變頻控制，1臺(tái)為恒速控制，功率為18.5KW)。外部供水系統(tǒng)為恒壓供水:由于許多用戶在不同時(shí)間有不同的需水量，供水系統(tǒng)中的供水量會(huì)實(shí)時(shí)變化。為了保證用戶的恒壓用水需求，有必要改變變頻泵的頻率和運(yùn)行。通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)的頻率，改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)供水量，從而保持管網(wǎng)的恒定壓力(即用戶的用水量瞬間增加，管網(wǎng)的壓力降低，變頻器的頻率增加，電機(jī)的轉(zhuǎn)速增加，確保所有用戶都能正常用水。
二、低壓變頻器調(diào)速技術(shù)的原理:
(1)調(diào)速是指在相同的負(fù)荷下可以獲得不同的速度，以滿足生產(chǎn)過(guò)程的要求。討論變頻器調(diào)速時(shí)，首先研究公式:
n=(1-s)n0=(1-s)60f1/p(1)
其中:n:電機(jī)的轉(zhuǎn)速
N0:電機(jī)同步速度
s:電機(jī)滑差比
電機(jī)繞組的極數(shù)
公式(1)表明有三種改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的可能性:
A.變極調(diào)速
B.變頻調(diào)速
C.可變滑動(dòng)速度調(diào)節(jié)
(2)變頻調(diào)速技術(shù)
近年來(lái)，變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展迅速。目前，主要使用以下數(shù)字:
逆變器由可控硅整流器和可控硅逆變器組成。整流器先將50HZ交流電轉(zhuǎn)換成DC，然后逆變器將其轉(zhuǎn)換成頻率和電壓有效值可調(diào)的三相交流電，為異步電機(jī)供電。因此，可以獲得電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速，并且具有堅(jiān)硬的機(jī)械特性。
三.變頻器的合理節(jié)能利用
(一)供水變頻泵流量與速度、頻率的關(guān)系:
Q1=(n1/n)問(wèn)(2)
其中:n:泵的額定速度
問(wèn):泵的額定流量
N1:泵的某一速度低于額定速度。
Q1:對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)速n1的排放流量
根據(jù)n=60f1(1-s)/p(3)
可用Q1=(f1)問(wèn)(4)
其中:f1:電源頻率(50HZ)
f:對(duì)應(yīng)于電機(jī)特定轉(zhuǎn)速n1的頻率
(2)供水變頻泵的功率與轉(zhuǎn)速和頻率的關(guān)系
N1=(n1/n)3N(5)
其中:n:泵的額定功率
N1:對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)速N1的功率
根據(jù)等式(3)和(5)，可以獲得功率和頻率之間的關(guān)系:
N1=(n1/n)3N=(f/f1)3N(6)
(3)水泵揚(yáng)程與速度和頻率的關(guān)系:
H1=(n1/n)2H(7)
其中:h:泵的額定揚(yáng)程
H1:對(duì)應(yīng)n1的升力
從等式(3)和等式(7)可以得出結(jié)論:
H1=(f/f1)2H(8)
(4)利用變頻器實(shí)現(xiàn)節(jié)能的結(jié)論和措施:
(1)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，我們使用小型變頻泵(18.5千瓦)。當(dāng)流速為0m3/h至80m3/h時(shí)，相應(yīng)的頻率變化在25Hz至43Hz之間。根據(jù)公式(6)，理論計(jì)算表明，小型變頻泵的功率變化在2.3~11.76千瓦之間；然而，使用大型變頻泵(55KW)，當(dāng)流速為0m3/h至80m3/h時(shí)，相應(yīng)的頻率在30Hz至34Hz之間。根據(jù)公式(6)，大型變頻泵的最小功耗不小于11.88KW，由此可以看出，當(dāng)外部需水量小時(shí)(如冬季或夜間恒壓供水)，我們可以運(yùn)行小型變頻泵來(lái)降低電網(wǎng)功耗。
(2)通過(guò)等式(6)和(8)，可以得到供水變頻泵的功率與揚(yáng)程之間的關(guān)系:
N1/北=(f/f1)3(9)
H1/小時(shí)=(f/f1)2(10)
N1/北=(H1/小時(shí))3/2(11)
從等式(11)可以看出，當(dāng)升力減小時(shí)，即，當(dāng)管網(wǎng)的恒壓值減小時(shí)，變頻器的功耗也將減小。當(dāng)我們的用水者同時(shí)用水的概率較低時(shí)，特別是在夜間，我們可以適當(dāng)?shù)亟档凸芫W(wǎng)的恒壓值，這將降低變頻泵的能耗。
四.變頻器在城市供水系統(tǒng)中的合理應(yīng)用前景
在現(xiàn)代城市供水系統(tǒng)中，用變頻泵來(lái)調(diào)節(jié)出水流量，而不是傳統(tǒng)的手動(dòng)調(diào)節(jié)出水閥門(mén)開(kāi)度，這是現(xiàn)代人類(lèi)科技不斷進(jìn)步的結(jié)果。同時(shí)，還降低了給水泵的能耗，降低了水廠的運(yùn)行成本，提高了外部供水的穩(wěn)定性和可靠性，使水廠實(shí)現(xiàn)了從電氣角度向“低耗高效”的跨越式發(fā)展。如何充分利用變頻器對(duì)水廠的運(yùn)行具有重要意義。
