第1馬太玲女：內蒙農業大學水利與土木建筑工程學院副教授1內蒙自治區和浩特市郵編0.18）ki.netbookmark3 1前言水泵變速調節是改變水泵工作狀況，從而滿足用水需求并達到經濟運行目的的有效方法之一。目前，中小型泵站大多采用異步電動機，此種電動機的調速方式主要是變極調速和變頻調速而變頻調速因其調速范圍大、調速的平滑性好及機械特性硬等優點，是異步電動機比較有發展前途的一種調速方式隨著人們能源意識的日益強，變頻調速產品的日益多和日趨成熟，變頻調速系統己在城市供水泵站得到越來越廣泛的應用，近年來在農業灌排泵站也逐漸受到青睞然而目前，變頻調速產品仍然較為昂貴。因此，我們對灌排泵站采用變頻調速系統的適用性及經濟合理性應當有一個清楚的認識識2變速調節目的及調速方式2.1變速調節目的對于灌排泵站，采用變速調節的主要目的有二：其一，當泵站凈揚程變化時，水泵的工作點也將發生相應的變化，泵站效率可能有所下降，供水流量將偏離需水要求此時，通過改變水泵轉速，調整流量到所需值，提高泵站效率，達到節能目的。其二，當所需流量變化時，通過變速運行，調整流量到所需值，并使泵站效率維持在較高值。

　　總之，變速的目的是調節流量使之滿足灌排需求，同時維持或提高泵站效率，節約運行費用。

　　2.2調速方式變速運行有升速運行及降速運行兩種。泵站技術規范（GB/T50265-9）（以下簡稱“規范”）指出：水泵一般不宜采用升速運行，因為轉速過高將引起泵的磨損、汽蝕、水力振動或導致泵體因強度不足而破壞的現象發生水泵的降速運行也應有一定限度。若水泵轉速下降過多，則水泵效率明顯下降。規范規定：降速范圍一般以0~ 3（%為宜，比較大不超過50%.因此以下變速運行僅考慮降速運行。

　　3變速調節的適用性分析3.1變速節能原理水泵裝置由水泵、動力機傳動裝置及管道所組成，因而裝置效率由各組成部分的效率所決定。裝置效率的計算公式為：效率動力機效率管路效率及傳動效率。對于電動機組，Zt=100%；當電動機負荷率大于70%時，可以認為Zt基本不變因此，裝置效率Z主要隨水泵效率，及管路效率Z的變化而變化變速節能原理如，如果在多年平均凈揚程下，水泵在比較高效率點A.（或該點以右）工作，當凈揚程下降時，水泵工作點變為A.'，水泵效率及管道效率均下降，則泵裝置效率一定下降此時，如果水泵降速運行，工作點變為4泵效率及管道效率均提高，則裝置效率一定提高，運行費用也隨之下降3.2調速方案的確定調速方案的確定能否成立，所依據的原則，一是調速后裝置效率是否比調速前高；二是能否滿足灌排要求3.2.1調速方案一如果僅僅考慮原則一，根據下式確定水泵調速后轉速2，可使水泵在比較高效率點A2點工作：率點的流量和揚程，S為管路阻力參數，H'為降低后的凈揚程根據比例律，調速后的流量為：此種調速方案，調速后水泵效率比較高，管路效率也較高，因而裝置效率較高，但此種方案未能考慮灌排需求3.2.2調速方案二如果同時考慮上述兩項原則，使調速后即使調速后的水泵工作點位于A點（如），過Ai點做相似工況拋物線，交no時的0~H曲線于A"，則調速后轉速為：由此確定的調速方案，調速后流量保持設計凈揚程下的流量值不變，即01=，水泵效率提高，管路效率提高，裝置效率隨之提高。

　　3.2.3兩種調速方案的比較調速方案一對應的泵效率及管路效率均高于調速方案二，故方案一的裝置效率高于方案二，但調速后02 <0，不能滿足灌排設計要求方案二雖裝置效率較低，但調速后01=，滿足灌排設計要求如果調速后裝置效率達到規范要求，則調3. 3變速調節的適用范圍當泵站凈揚程大時，轉速不變，水泵流量隨之減小，若水泵降速運行，則流量進一步減小，難以滿足灌排要求；若水泵速運行，則流量可大，但水泵一般不宜速運行。故當凈揚程大時，不宜采用變速調節。

　　當泵站凈揚程減小時，轉速不變，水泵流量隨之大，如果原來水泵在比較高效率點（或該點以后）工作，則Z隨之下降，若降速運行，則可提高裝置效率當泵站凈揚程一定，所需流量大時，只有大轉速方可滿足要求，但水泵一般不宜速運行，故此時不宜采用變速調節當泵站凈揚程一定，所需流量減小時，只有降低轉速方可滿足要求若調速前水泵在比較高效率點以右運行，調速后水泵效率提高，則裝置效率一定提高；若調速前水泵在比較高效率（或該點以左）運行，調速后水泵效率下降，則調速后裝置效率不一定提高總之，只有當泵站凈揚程下降或凈揚程一定、所需流量減小時，方可采用變速運行且只宜采用降速運行。

　　4變頻調節的經濟性分析節約能源、降低運行費用是變速調節的主要目的之一而變頻調節所采用的變頻裝置價格較高，例如購置一臺45kW變頻裝置需數萬元因此應將購置變頻裝置所需費用與變頻調節所節約的運行費進行比較，以判斷變頻調節的經濟十生采用變速調節所節約的運行費計算公式為：體容重（kgf/m3），凡，為泵站凈揚程，b為單位電價，t 0Z分別為該私下的年運行時數水泵流量及泵站效率，-=Z-0，-0為進出水池效率，此處忽略進出水池水頭損失，則-以下舉例進行分析，其中例1為特低揚程泵站，例2為較高揚程泵站8（0型水泵，泵軸額定轉速為980r/min，配套電機功率37kW，管路阻力參數Q75s2/m5當泵站凈揚程從設計值3m下降至2例2某泵站安裝8BA-12型水泵，泵軸額定下降至20m時，采用降速運行。

　　轉速為1450/配套電機功率40kW，管路兩例的變速運行計算見表1，設：在比較低凈揚阻力參數為749. /m5當泵站凈揚程從23m程下運行1表1變速運行計算表泵站泵站揚程泵軸轉速流量揚程泵軸功率水泵效率電機效率輸入功率泵站效率年運行費節約運行費類型z咖（以元）（元）泵站泵站表1中變速后的參數有兩種，其中上面一行是根據調速方案二變速后的參數，亦即滿足灌排流量要求，使變速后的流量與設計凈揚程下的流量值相等，又使變速后的泵站效率比變速前高兩泵站變速后每臺機組每年節約運行費分別為624元和1 584元若各泵站均安裝有4臺機組，則各泵站每年節約運行費分別為2 496元和6336元與購置變頻器所需費用相比，其數目是很微小的，尤其對泵站一，不宜采用變速調節。而下面一行是根據調速方案一變速后的參數，亦即不考慮流量要求，調速后泵站效率較高。調速后各泵站每年節約的運行費分別為8 652元和9396元較之按調速方案二變速，節約的運行費較多，可以考慮采用變頻調節由，Z變化也不大AZ較小，因而調速后節約的運行費較少，不宜采用變頻調節；當泵站凈揚程較高，且調速前后流量變化也較大時（如按方案一調速），Z變化較大，aZ較大，且調速后節約的運行費較多，宜采用變頻調節上述結果表明：按調速方案一調速時，高揚程泵站適宜采用變頻調速；按調速方案二調速時，低揚程泵站不宜采用變頻調速當凈揚程較低流量變化較大或凈揚程較高流量變化較小時，需進行計算，將節約的運行費與購置變頻器所需費用比較后方可確定是否采用變頻調節5結語農業灌排泵站采用變頻調速，僅在一定的適用范圍內有其經濟合理性一般只有當泵站凈揚程降低或泵站凈揚程一定流量減小時，方可采用變速調節，且只適宜降速運行。按調速方案一來變頻調速時，對高揚程泵站經濟可行；按調速方案二來變頻調速時，對低揚程泵站經濟性較差，其它情況需進行計算將節約的運行費與購置變頻器所需費用比較后方可確定可否采用變頻調節