1概述大型軸流泵和立式導葉式混流泵是我國大型泵站的主要泵型，目前這些泵普遍采用變角調節的方法來改變水泵的工況。從工程實際運行經驗可知，半調節軸流泵由于葉片角度的調節為有級調節，而且操作時極為不便，應用中較少調節。有些泵站由于長期不調節引起機構銹蝕而失去調節功能。全調節軸流泵和立式導葉式混流泵必須采用葉片全調節機構才能得以實施，致使水泵機構復雜；如采用油壓全調節的場合，還必須配套油壓設備，占地面積大；機構全調節系統又不可靠。近十幾年來由于水情的變化較大，低揚程和高揚程的變化幅度達到一倍以上。另一方面，在排灌結合的泵站，灌溉揚程和排澇揚程往往相差也很大，采用變角調節所能改變的揚程范圍較小，很難滿足工況調節的需要。而變頻調速運行能全自動跟蹤負荷的變化，隨時調整機組的運行工況，使機組時刻處于比較優狀態，達到節能目的。

　　2大型水泵調速運行特性變頻調速是通過改變水泵的轉速來調節泵性能的一種方法。根據水泵比例相似定律可知，同一臺水泵的工作參數與轉速有以下關系：水泵轉速（1/min）。

　　當水泵轉速變化時，其流量、揚程、軸功率等也相應變化，而轉速在一定范圍內變化時，其水泵效率變化不大。因此，可通過改變水泵轉速來實現調節水泵運行工況，使機組運行在高效區。

　　水泵變頻調速運行與變角調節運行不同，變角調節主要是以調節流量為主，當葉片角度變化后，高效點的揚程改變很小，角度變化太大，將會引起泵內流態紊亂、二次回流加、效率下降。而變頻調速運行主要以調節揚程為主，當轉速改變時，比較高效率點的揚程與轉速平方成正比的規律而變化，有著非常明顯的調節揚程能力。例如32ZLB100泵，變角調節時，在從+60到一60的調節范圍內，揚程變化的幅度僅8%，流量可以相差一倍，其調節流量的能力是非常明顯的；變頻調速運行時，如轉速變化20%流量將加20%而揚程卻大44%因此，在水泵比較大揚程與比較低揚程變化幅度較大，或灌溉揚程與排澇揚程相差較大時，僅僅依靠軸流泵的角度調節是不夠的。而根據泵站工況的變化設定相應的水泵轉速，即可實現水泵的優化運行。與變角調節相比，變速調節運行具有調節范圍寬、調節效率高、調節方法簡單以及可以簡化水泵結構的優點。

　　3大型水泵變頻調速技術電動機變頻調速是通過改變定子輸入電流的頻率來改變氣隙磁場旋轉速度，從而改變轉子轉速的。

　　由于大型軸流泵大多采用高壓大容量低速同步電動機直接傳動，變頻調速己成為水泵調速的重要發展方向。它具有調速效率高、調速范圍寬、能四象限可逆運行等優點；同時，變頻裝置占地面積小，安裝靈活，無須改動泵站原有電動機和機組本身。因此，變頻調速不僅適用于新建泵的運行，而且也非常適用于老泵站的技術改造。

　　近二十年來交流變頻調速技術得到了廣泛的應用，特別是在大容量或惡劣環境中，正在逐步替代直流調速系統。交流變頻調速主要有兩類：一類是交一交變頻調速，它僅有一級功率變換，效率高，低頻脈動小。缺點是比較高輸出頻率一般不超過電網頻率的1/2~ 1/3，所用元件多，功率因數低。一般適用于大功率低速同步發電機，如大型軋鋼機、電動車輛等。另一類是交一直一交變頻調速，它具有輸出頻率范圍寬、功率因數高、結構簡單等優點，通常是中、小功率變頻調速的首選方案，而且國內外都己有大功率產品的應用于工業領域。

　　泵站高壓大容量同步電動機的調速，主要采用交一直一交電流型變頻調速。它的主回路由晶閘管速流器、直流濾波電抗器和逆變器組成，通過安裝在轉子軸上的位置檢測器控制轉速，保證變頻輸出頻率和電動機轉速始終保持同步，不存在失步和振蕩現象。這種步頻器結構簡單、動態響應快、可靠性高、可實現四象限運行，泵站反向發電運行時，無需改動主機接線。

　　4泵站變頻調速運行節能分析實例高港泵站是江蘇省蘇北地區的大型泵站之一，對泰州引江河工程的水源進行控制。該泵站集自引自排等功能于一身，一期工程安裝三臺3000ZIQ（B）125半調節軸流泵，設計流量34m3/S，設計揚程4.0m.主機采用TL2000?40/3250同步電動機，額定功率2000kW，額定轉速150r/min額定電壓10kV.高港泵站緊靠長江，離入海口亦不遠，由于受潮汐影響，機組的運行揚程變化頻繁，至少每天4次。因此，要使機組高效運行，靠半調節泵的葉角調節是不可能的，即使是全調節軸流泵，也很難使機組時刻處于高效區運行。于是泵站決定采用變頻調速裝置。考慮到目前國內大型電力排灌泵站還沒有應用變頻調速裝置的先例，為此對機組變頻調速運行進行了較為詳細的經濟效益分析。

　　按設計要求，高港泵站年抽排天數為40天，年抽引天數為60天。在實際揚程低于泵的設計揚程時，通過降速運行，可使單位流量消耗的功率減小，裝置效率提高，降低運行費用，但另一方面，降速后流量也成比例減少。經濟效益分析表明，降速不超過60%時，是比較經濟的，再繼續降低轉速，則運行費用的降低補償不了流量下降所減少的效益值，總的經濟效益又有所下降。高港泵站實現變頻調速后抽排裝置效率平均提高3.75%，抽引裝置效率提高16.62%~21.18%，年節約電能103.2萬kW.h按電能單價0.5元/kW.h，年節約電費51.6萬元。高港泵站變頻設備實施費用估計約需400萬元，按靜態計算不到8年即收回投資，而且據計算，內澇嚴重時，還可提速加排澇流量近8m3/s，又將產生一定的社會效益。如對于年利用小時數較高的泵站，其效益更為顯著。

　　5結語大中型泵站采用變頻調速后，水泵選型時可以采用結構簡單，價格便宜的固定式軸流泵代替變角調節的軸流泵和立式導葉式混流泵，加上變頻調速的節能效果，其經濟效益是顯著的。變頻調速在我國大中型泵站中是一項值得推廣的重大節能技術有著非常廣闊的應用前景。