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    建設(shè)節(jié)約型社會，是伴隨我國整個現(xiàn)代化進(jìn)程的長期任務(wù)，“十一五”期間認(rèn)真實(shí)施《節(jié)能中長期專項(xiàng)規(guī)劃》更是我們的先期目標(biāo)。與此同時高能耗、高排放行業(yè)增速仍然過快，受結(jié)構(gòu)因素影響和市場需求的拉動，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)趨于重型化的格局沒有改變。
本著要在全社會樹立節(jié)約意識、節(jié)約觀念，務(wù)求建設(shè)節(jié)約型社會取得實(shí)實(shí)在在的效果。我們應(yīng)看到隨著變頻技術(shù)的發(fā)展，變頻技術(shù)的逐步完善，為交流傳動的應(yīng)用提供了廣闊的天地。采用交流變頻調(diào)速控制不僅能夠?qū)崿F(xiàn)水泵的平滑起動，還可以使水泵的流量得到調(diào)節(jié)。變頻技術(shù)在排水泵站節(jié)能工作中應(yīng)用體現(xiàn)了其經(jīng)濟(jì)可行性和技術(shù)可靠性。現(xiàn)以變頻技術(shù)在排水泵站的應(yīng)用作如下探討。

一、排水泵站目前現(xiàn)狀
眾所周知，排水泵站運(yùn)行中所發(fā)生的動力電費(fèi)始終是排水管理行業(yè)經(jīng)濟(jì)支出的重要部分，根據(jù)小王莊泵站過去四年的資料顯示：泵站動力電費(fèi)支出到了全所資金支出的40％～50％，由此可見，實(shí)行泵站節(jié)能降耗工作具有積極的時代緊迫性和必要性。只有認(rèn)清當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)經(jīng)營形勢和狀況，端正對節(jié)能工作的認(rèn)識和態(tài)度，采取科學(xué)合理有針對性的方法，才能實(shí)現(xiàn)排水泵站的節(jié)能降耗。

二、變頻技術(shù)在排水泵站節(jié)能工作中的應(yīng)用
1、變頻技術(shù)的原理分析
變頻技術(shù)是近年來興起的節(jié)能手段，通過各行業(yè)的實(shí)踐，已經(jīng)被證明是節(jié)能效果最為顯著的方法，因此被列為國家重點(diǎn)推廣的技術(shù)。變頻器是應(yīng)用電磁平衡技術(shù)原理，使供應(yīng)于電器設(shè)備上的電壓得以平衡，并且能調(diào)整電器的耗電功率，達(dá)到最佳的節(jié)電效果的一種低電壓（380V）電器。
（1）主要性能
它可使三相平衡的電源電壓得到明顯改善，消減電源不平衡狀態(tài)下所產(chǎn)生的負(fù)序和零序分量的電壓和電流，使電機(jī)減少較大的附加損耗，達(dá)到最佳的節(jié)能效應(yīng)。在設(shè)計(jì)上，它加設(shè)濾波裝置，可有效地消減電流供電回路上輸入的三次及以上的電網(wǎng)高次諧波，從而減少了高次諧波對電機(jī)等電氣設(shè)備的沖擊，并節(jié)約電能，改善計(jì)量裝置的準(zhǔn)確性。具備了消減電力系統(tǒng)固有原線路的操作或故障等因素，而造成工作線路上產(chǎn)生的閃變現(xiàn)象，使得工作線路上的電壓不發(fā)生突變現(xiàn)象，保證了工作狀態(tài)的穩(wěn)定。該系統(tǒng)為瞬時反應(yīng)電磁效應(yīng)節(jié)能系統(tǒng)，對電源電壓的急劇變化或負(fù)荷的急劇變動可作出即時反應(yīng)，以保證工況的平衡變動。
（2）節(jié)電原理分析
其內(nèi)部結(jié)構(gòu)相當(dāng)于帶一個串聯(lián)電抗器聯(lián)接一個調(diào)壓器的混合體。內(nèi)部附有消減電力網(wǎng)送來的高次諧波分量（主要是3次、5次、7次）的阻波或陷波回路。
變頻器的控制原理是把交流輸入電壓進(jìn)行整流變?yōu)橹绷麟妷海缓笤賹⒃撝绷麟妷赫{(diào)整為可變頻和可變電壓的交流輸出電壓或電流，從而使電機(jī)設(shè)備得到變化的輸出轉(zhuǎn)速。
當(dāng)輸入電壓V到R-S-T端時，電壓即時加入到A-B-C各組線圈上，且從A組到B組的線圖間輸出電壓，由于B、C組中的勵磁線圈所產(chǎn)生的磁通是由各相勵磁線所產(chǎn)生的磁通交匯在同一個三柱式鐵心上的，使得三相鐵心上的磁勢得到平衡，在數(shù)量上大致相等，因而在輸出端的電壓也得到了平衡，數(shù)量上也大致相等，且穩(wěn)定在所設(shè)定的工作點(diǎn)電壓上。
此外C組相位調(diào)整線圈采用了調(diào)整組別結(jié)線的方式來調(diào)整各相輸出電流與電壓的相位，從而改善了各相功率因數(shù)，減少了無功損耗，消減了負(fù)荷上所產(chǎn)生的高次諧波分量。
（3）綜合節(jié)電效應(yīng)
①變頻器采用了電磁平衡技術(shù)原理來調(diào)整用電設(shè)備上電壓的平衡度和穩(wěn)定性，在純電阻的照明、電熱負(fù)荷中節(jié)電率η為：
η＝△P／P1=（P1-P2）=1-P2／P1=1-（V2／V1）2
將用電設(shè)備的運(yùn)行電壓從V1調(diào)整為V2時，如V2=0.98V1，則T1=4％；如V2=0.96V1，則T1=7.8％；
如V2=0.94V1，則η=11．6％；如V2=0.92V1，則η=15.4％。
②通過消減電壓的不平衡度對電機(jī)進(jìn)行節(jié)電
在三相電壓幅值相等時，一般三相電壓是平衡的，其各相電壓矢量也相差120°，但在三相電壓不平衡時，則將產(chǎn)生負(fù)序電壓和零序電壓分量。
從三相不平衡電壓按對稱分量法分解出的負(fù)序分量電壓U2是一個反時針方向的序量，它可使電動機(jī)產(chǎn)生附加的反方向旋轉(zhuǎn)的制動力矩，如要克服它并且產(chǎn)生按正方向保持原速度，就要增加一倍的正序能量才能保持原速度，例如：U2=1.5％U1時，則要增加2*1.5％的功率。對于零序分量就是由于電壓的不平衡產(chǎn)生的電壓中心點(diǎn)偏移，導(dǎo)致產(chǎn)生電壓或電流分量，它對電動機(jī)產(chǎn)生的電動力矩和增大線圈漏磁通損耗，所以通過對不平衡電壓的程度消減，可帶來節(jié)電效應(yīng)。
③減小了電機(jī)的起動電流
電機(jī)在起動時的陽抗ZL極小，起動電流一般為（3．5～5．5）ZA即3～5倍的額定電流。但在加裝省電裝置后，等于接入了一定數(shù)量的等值陽抗ZF，可將起動電流減少為2～3倍的額定電流。
④消減了電力網(wǎng)絡(luò)帶來的高次諧波
電網(wǎng)所帶來的多種高次諧波分量對電動機(jī)的損耗加大，對電度表及其它計(jì)量裝置影響很大。在安裝節(jié)能裝置后，可消減一半數(shù)量以上的高次諧波分量，也起到了一定程度的節(jié)電效果。
⑤降低送電線路和電機(jī)線組銅的損耗。
在較長線路或過載電流大的線路上，按銅損耗公式PCU=I2R分析，減少電流值對銅損耗就有明顯的減少。
⑥消減系統(tǒng)出現(xiàn)的閃變現(xiàn)象
當(dāng)相鄰送電線路發(fā)生故障或擾動會波及到工作線路上的電壓穩(wěn)定，電壓擾動對用電設(shè)備工作影響極大。而節(jié)能裝置采用磁性材料和特殊的結(jié)線，平衡電壓或電流的瞬間變動，由于工作線路上的電壓得到了緩慢的升降，對用電設(shè)備起到了一定的穩(wěn)壓的保護(hù)作用，使用電設(shè)備免受系統(tǒng)中浪涌電壓的損害。
2、變頻技術(shù)的應(yīng)用設(shè)想實(shí)例分析
針對到常運(yùn)行泵站全壓、全流量、全負(fù)荷的實(shí)際情況，綜合投資、效果、性能等諸多因素，經(jīng)對小王莊泵站實(shí)際用電線路情況和用電狀況調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在安裝相應(yīng)型號的變頻器后，通過同類對比，總用電量將會明顯降低，綜合節(jié)電效益非常可觀。
（1）用電設(shè)備現(xiàn)狀
現(xiàn)有36WZ-82W臥式軸流泵5臺；單臺電流為：180A，功率155KW；平均電壓為420V；運(yùn)行時問為日運(yùn)行時間24小時，以年運(yùn)行122天計(jì)算；電費(fèi)單價為平均電費(fèi)單價0.70元/kWh
（2）變頻裝置的技術(shù)分析
通過對小王莊泵站用電情況的系統(tǒng)分析、現(xiàn)場的勘測，并根據(jù)實(shí)際用電情況及衡量的各種因素，為更加有效發(fā)揮設(shè)備最佳節(jié)能效果，按線路實(shí)際功率滿負(fù)荷量匹配同等容量的KY-10變頻節(jié)能裝置，從而保障用電設(shè)備的安全和穩(wěn)定，節(jié)能用電達(dá)到可觀的效果。具體表現(xiàn)如下：
①減低高峰時的用電量，使用電分配更具彈性。
②節(jié)約電能、延長設(shè)備使用壽命。該裝備能根據(jù)電機(jī)的負(fù)載情況進(jìn)行適時的控制，消除不必要的電能損耗，使電機(jī)以最佳的效率運(yùn)轉(zhuǎn)。降低電機(jī)和震動，改善工作環(huán)境。
③自動重試功能。利用自動重試功能，使電機(jī)在瞬間停電或跳閘之后，能已極快地速度恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。重試的次數(shù)與加速時間可根據(jù)需要來設(shè)定。
④大幅提高電動機(jī)功率因數(shù)。該裝置對供給給電機(jī)的電壓及電流進(jìn)行優(yōu)化控制，大幅度改善電動機(jī)的功率因數(shù)，使電動機(jī)能在最高效率下運(yùn)轉(zhuǎn)。
⑤對負(fù)載變化快速反應(yīng)。該裝置對頻繁的負(fù)載變化做出快速反應(yīng)，輸出電壓能在瞬間達(dá)到能在瞬間達(dá)到所需水平，使電機(jī)產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)矩，令電機(jī)平均的運(yùn)轉(zhuǎn)。
⑥根據(jù)以往的安裝經(jīng)驗(yàn)，安裝省電裝置后，如計(jì)及平衡三相電壓，抑制啟動電流，消除高次諧波等因素，綜合評定節(jié)電率可達(dá)20%或以上。
（3）安裝變頻裝置的經(jīng)濟(jì)分析
方案①：對1臺水泵安裝型號KY-10-185（標(biāo)準(zhǔn)型）變頻器1臺，預(yù)計(jì)價格：94000元；
方案②：對1臺水泵安裝型號KY-10-185（一用一備型）變頻器l臺，預(yù)計(jì)價格：112000元。
說明：該變頻節(jié)能裝置不允許改變電動機(jī)設(shè)備運(yùn)行情況。例如：轉(zhuǎn)速不能有變化一該變頻節(jié)能裝置安裝費(fèi)用（根據(jù)現(xiàn)場情況而定）及運(yùn)費(fèi)不含在設(shè)備總投資內(nèi)，此兩項(xiàng)費(fèi)用應(yīng)另行計(jì)算。
（4）安裝變頻裝置的節(jié)能分析
根據(jù)小王莊泵站目前用電情況分析、估算取得以下數(shù)據(jù)：（平均每度電費(fèi)按：0．70元/kwh計(jì)算）
日平均用電量：3720kWh，日平均電費(fèi)：2604元；年平均用電量：453840kWh，年平均電費(fèi)317688元。
根據(jù)以上電費(fèi)數(shù)據(jù)和投資總額數(shù)據(jù)，以方案1為例進(jìn)行分析，評估得出以下回報期（詳見表1、表2）
2、節(jié)約電費(fèi)表（以方案1為例進(jìn)行分析）
說明：KY-10變頻節(jié)電器實(shí)際的使用壽命是20年。變頻節(jié)電器為用電設(shè)備延長使用壽命可起到積極的作用，綜合其附加效益，回收期應(yīng)比預(yù)計(jì)的回收時間可提前。可考慮到延長設(shè)備使用壽命1.5～2倍的附加效益。

三、總結(jié)
通過以上實(shí)例的運(yùn)行效果可以看出：采用變頻裝置以后，水泵運(yùn)行平穩(wěn)，水泵故障明顯下降，完全克服了原控制系統(tǒng)的缺陷，具體表現(xiàn)在如下幾個方面：
①變頻裝置精度高，保護(hù)功能完善。系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化直接通過柜面鍵盤設(shè)置，系統(tǒng)故障自診斷后直接顯示在柜面窗口上，系統(tǒng)基本屬于免維護(hù)，大大提高了工作效率。
②通過液位計(jì)檢測液位，其檢測信號作為控制系統(tǒng)的輸入基準(zhǔn)，控制系統(tǒng)的輸出頻率，實(shí)現(xiàn)浪位閉環(huán)控制，提高了系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，改善了水泵的工作狀況，降低了水泵的起、停次數(shù)，延長了水泵的使用壽命。
③改造后，控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，電機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，不但降低了故障時間，且節(jié)約了大量能源。
④由于頻器的免維護(hù)及低故障率，節(jié)約了大量的維護(hù)和檢修費(fèi)用。