二、概況：

　　惠隆五金機(jī)械廠供水站的供水系統(tǒng)是根據(jù)用水量的需求，是采用調(diào)整泵出門閥門來(lái)調(diào)節(jié)流量，需要專人值守，在不同的情況下，開(kāi)關(guān)閥門。勞動(dòng)強(qiáng)度較大，同時(shí)，由于閥門的強(qiáng)制節(jié)流使泵形成旋渦沖擊，產(chǎn)生了強(qiáng)烈的振動(dòng)和噪聲，對(duì)泵的使用壽命、維護(hù)修理都加大了不利的損耗。再就是由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩基本恒定，這種調(diào)節(jié)方式形成的供水壓力較高，造成嚴(yán)重的節(jié)流功率損失，泵的效率降低，造成電力的浪費(fèi)。

　　三、水泵的調(diào)速性能

　　水泵在改變轉(zhuǎn)速時(shí)，其內(nèi)部幾何尺寸沒(méi)有改變，所以，據(jù)水泵的相似原理可知：當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，流量與轉(zhuǎn)速成正比，揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，得出：同一臺(tái)泵當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，水泵的主要性能參數(shù)將接上述比例定律而變化，并且，在變化過(guò)程中可保持效率基本不變，若水泵機(jī)組轉(zhuǎn)速可調(diào)，我們就可以改變某臺(tái)水泵的轉(zhuǎn)速以適應(yīng)當(dāng)時(shí)需水量的變化，這樣就可以避免水泵機(jī)組在低效率區(qū)域運(yùn)轉(zhuǎn)造成的電動(dòng)機(jī)過(guò)載，另一方面，也可以避免供水壓力偏高所造成的浪費(fèi)。同時(shí)，水泵隨著轉(zhuǎn)速的變慢而使軸功率大為減少，電動(dòng)機(jī)輸入功率也隨之減少，這就是調(diào)速水泵在供水系統(tǒng)中所起的節(jié)能作用。

　　四、減速的基本原理

　　根據(jù)交流電動(dòng)機(jī)工作原理中的轉(zhuǎn)速關(guān)系，n=60f（1-s）/p,從公式中得出：均勻改變電動(dòng)機(jī)定子繞組的電源頻率，就可以平滑地改變電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變慢，軸功率就相應(yīng)減少，電動(dòng)機(jī)輸入功率也隨之減少，這就是水泵調(diào)速的節(jié)能作用。

　　交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速物性為一條稍向下傾斜的曲線，如圖A所示，調(diào)速時(shí)的特性仍為稍向下傾斜曲線，是在不同頻率時(shí)相互平等的一組曲線，如圖B所示：

 

    從圖 A、圖B中可以看出，變頻器的調(diào)速特性基本保持了電動(dòng)機(jī)固有的轉(zhuǎn)速特性，它是一組不同頻率時(shí)相互平行的特性曲線。

    變頻調(diào)速具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　①轉(zhuǎn)差率小，轉(zhuǎn)差損失小，效率可高達(dá)90～95%以上。

　　②實(shí)現(xiàn)平滑地?zé)o級(jí)調(diào)速，精度高，調(diào)速范圍寬（0～100%），頻率變化范圍大（0～50Hz）。

　?、燮饎?dòng)轉(zhuǎn)矩大（可達(dá)額定值的1.1倍），實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)減輕啟動(dòng)電流的沖擊。

　　④提高電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)。

　?、葑冾l器可采用高速度的16位CPU與專用的大規(guī)模集成電路配合，用軟件實(shí)現(xiàn)V/5自動(dòng)調(diào)整，具有

與計(jì)算機(jī)可編程控制器聯(lián)機(jī)控制的功能，容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。

　　⑥安裝容易，調(diào)試方便，操作簡(jiǎn)單。

　?、卟粌H適用于水泵，風(fēng)機(jī)類負(fù)荷的節(jié)能調(diào)速，而且也適用于舊設(shè)備的改造，對(duì)改善工藝條件，提高產(chǎn)品質(zhì)量都有其明顯作用。

    一、案例

　　惠隆五金機(jī)械廠生活水泵，電機(jī)功率為Y200M-2 45KW，安裝變頻器壹臺(tái)，已運(yùn)行三個(gè)月，節(jié)電效果明顯。

　　生活水泵變頻減速節(jié)能測(cè)試數(shù)據(jù)如表A、表B所示：

　　表A（2001年9月份）安裝變頻器前的測(cè)試數(shù)據(jù)（f=50Hz）

 

    表 B（2001年9月-10月）
　　安裝變頻器后的測(cè)試數(shù)據(jù)（P=4kgf/cm2=39.2N/CM2,f=0～50Hz）

 

    供水的高峰與低谷是隨作息時(shí)間及生活習(xí)慣不同的變化的，為保證樓房高房及遠(yuǎn)距離居住的職工正常用水，我們采用了恒壓供水方式，即保持管網(wǎng)壓力為 4KGF/CM2（39.2N/CM2）。電動(dòng)機(jī)頻率隨壓力變化，從而實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的。

　　從表A與表B所示，以10天運(yùn)行記錄分析：

    安裝變頻器前： 供水量12785T，耗電7132KWH，平均單耗0.558KWH/T，平均時(shí)耗39.187KW/H。

    安裝變頻器后： 供水量：12819T；耗電5412KWH，平均單耗0.422KW/T，平均時(shí)耗29.254KWH。

　　前后相比，10天供水量幾乎相等，而耗電減少1720KWH，平均單耗降低0.136KWH，節(jié)電率24.37%，平均時(shí)耗降低9.942KW/H，節(jié)電率25.37%，平均節(jié)電率達(dá)24.87%，節(jié)電效果顯著。

    投資回報(bào)期短： 按平均每天運(yùn)行時(shí)間為18小時(shí)計(jì)

    年運(yùn)行時(shí)間 =18×365=6570小時(shí)

    年節(jié)電量 =（投入前平均時(shí)耗-投入后平均時(shí)耗）×年運(yùn)行時(shí)間=（39.187-29.254）×6570=65319（KWH）

　　按電費(fèi)單價(jià)1元=年節(jié)電折合人民幣

    年節(jié)電費(fèi) =電費(fèi)單價(jià)×年節(jié)電量=1×65319=65319元

    投資回報(bào)期 =60000÷65319=0.92年×12個(gè)月=11個(gè)月 　　

    即期投資回報(bào)期不到1年，與其他節(jié)能技術(shù)相比投資回報(bào)期限明顯縮短。

　　中央空調(diào)智能節(jié)電系統(tǒng)

　　一、 概述：

　　目前大多數(shù)中央空調(diào)供水系統(tǒng)的供水量都是手動(dòng)調(diào)節(jié)，只要水泵開(kāi)始運(yùn)行，無(wú)論負(fù)荷情況如何，水泵均以最大負(fù)荷運(yùn)行，所以能源浪費(fèi)現(xiàn)象較嚴(yán)重，經(jīng)調(diào)查測(cè)試一些空調(diào)供水系統(tǒng)的資料數(shù)據(jù)表明，普遍存在大流量小溫差的問(wèn)題。

　　 夏季供冷水系統(tǒng)的供回水溫差：較好者為4℃，較差者為1～1.5℃。

　　 冬季供暖水系統(tǒng)的供回水溫差：較好者為8～10℃，較差者為3℃。且循環(huán)水量一般是設(shè)計(jì)水量的1.5倍，這樣帶來(lái)如下一型問(wèn)題：

　　 1、水流量過(guò)大使冷水系統(tǒng)和用水溫度變低，惡化主機(jī)的工作條件。

　　 2、由于水泵的壓力太大，通常都是通過(guò)調(diào)整管道上閥門的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)水流量的，因此在閥門上存在很大的電能浪費(fèi)。

　　 3、因水泵通常采用的是Y-△起動(dòng)方式，電機(jī)的起動(dòng)電流約為額定電流的3～4倍，一臺(tái)30KW的電動(dòng)機(jī)，其起動(dòng)電流將達(dá)到100A以上。在如此大的電流沖擊下，接觸器等元器件的使用壽命大大下降，增加了維修工作量和備品備件費(fèi)用。其次，較大的啟動(dòng)電流還會(huì)在電機(jī)和變壓器中引起極大的電能損失，造成電氣設(shè)備發(fā)熱等問(wèn)題。

　　由上述可知，供水系統(tǒng)運(yùn)行效率較低，能耗較大，且屬長(zhǎng)期運(yùn)行設(shè)備，進(jìn)行節(jié)電改造完全是必要的，據(jù)統(tǒng)計(jì)，就在空調(diào)系統(tǒng)中，冬季暖期約占動(dòng)力用電的20%～30%。在夏季供冷期占動(dòng)力用電的15%～25%。因此，降低空調(diào)系統(tǒng)的用電是目前降低成本的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

　　二、 節(jié)能改造的技術(shù)可行性：

　　采用恒壓（恒溫）智能控制節(jié)電器，控制水泵運(yùn)行，是目前供水系統(tǒng)節(jié)能改造的有效途徑之一，圖A和圖B給出了閥門調(diào)節(jié)和智能控制節(jié)電器兩種運(yùn)行狀態(tài)的壓力——流量（H-Q）關(guān)系及功率——流量（P——Q）關(guān)系。

 

    圖 A中曲線1是水泵在額定轉(zhuǎn)速下的H——Q曲線，曲線2是水泵在某一較低速度下的HQ曲線，曲線3是閥門開(kāi)度最大的管路H——Q曲線，曲線4是某一較小閥門開(kāi)度最大的條件下采用智能控制器調(diào)節(jié)水泵運(yùn)行，則工況點(diǎn)沿曲線3由A點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn)。顯然，B點(diǎn)與C點(diǎn)的流量相同，但B點(diǎn)的壓力以C點(diǎn)的壓力要高很多，即智能控制水泵運(yùn)行，節(jié)能效果顯著。

　　圖B中曲線5為智能控制水泵運(yùn)行的P——Q曲線，曲線6為閥門調(diào)節(jié)方式下的P——Q曲線；在相同的流量下，智能控制方式比閥門調(diào)節(jié)方式能耗小，二者之間的關(guān)系為：△P=[0.4+0.6Q/Qe-（Q/Qe）3]Pe式中，Q為實(shí)際負(fù)載流量，Qe為額定流量，Pe為額定負(fù)載功率，△P為功率節(jié)省值。可以算出當(dāng)負(fù)載流量下降到額定流量的70%時(shí)，節(jié)電率將達(dá)到48%。除了節(jié)省電能外，智能控制節(jié)電器的應(yīng)用還會(huì)給供水機(jī)組運(yùn)行帶來(lái)如下好處：

　　 1：管路閥門開(kāi)度最大，消除閥門上節(jié)流損失。

　　 2：有欠壓、過(guò)流、缺相、漏電等保護(hù)措施，改善了電機(jī)運(yùn)行條件，提高了運(yùn)行的可靠性。

　　 3：實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟啟動(dòng)（最大啟動(dòng)電流小于額定電流）。

　　 4：?jiǎn)?dòng)平穩(wěn)，無(wú)沖擊負(fù)荷，大幅度降低設(shè)備損耗延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命，減少維修費(fèi)用。

　　 5：管路壓力降低，減少了跑冒滴漏現(xiàn)象，設(shè)備運(yùn)行更加安全。

　　 6：在空調(diào)系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)水流量，把冷水機(jī)組的進(jìn)水和回水溫度控制在適當(dāng)?shù)姆秶畠?nèi)，保證主機(jī)的熱交換率，節(jié)省主機(jī)能耗。

　　三 、改造方案

　　1：供水系統(tǒng)及空調(diào)用冷凍水泵采用恒壓閉環(huán)控制，由壓力傳感器檢測(cè)則信號(hào)反饋給智能控制節(jié)電器，控制電機(jī)運(yùn)行。

　　2：空調(diào)用冷卻水泵采用溫度閉環(huán)控制。

　　3：為方便檢修且不影響生產(chǎn)，可進(jìn)行節(jié)電控制和市電兩種狀態(tài)運(yùn)行，同時(shí)實(shí)行電氣互鎖。（以控制柜形式提供給用戶）

　　4：具有自動(dòng)控制回路，手動(dòng)控制旁路及相應(yīng)的指示狀態(tài)和各種完善的保護(hù)功能，如過(guò)載、過(guò)流、過(guò)壓報(bào)警功能。