第1馬太玲女：內(nèi)蒙農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院副教授1內(nèi)蒙自治區(qū)和浩特市郵編0.18）ki.netbookmark3 1前言水泵變速調(diào)節(jié)是改變水泵工作狀況，從而滿足用水需求并達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(dòng)機(jī)，此種電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方式主要是變極調(diào)速和變頻調(diào)速而變頻調(diào)速因其調(diào)速范圍大、調(diào)速的平滑性好及機(jī)械特性硬等優(yōu)點(diǎn)，是異步電動(dòng)機(jī)比較有發(fā)展前途的一種調(diào)速方式隨著人們能源意識(shí)的日益強(qiáng)，變頻調(diào)速產(chǎn)品的日益多和日趨成熟，變頻調(diào)速系統(tǒng)己在城市供水泵站得到越來越廣泛的應(yīng)用，近年來在農(nóng)業(yè)灌排泵站也逐漸受到青睞然而目前，變頻調(diào)速產(chǎn)品仍然較為昂貴。因此，我們對(duì)灌排泵站采用變頻調(diào)速系統(tǒng)的適用性及經(jīng)濟(jì)合理性應(yīng)當(dāng)有一個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)識(shí)2變速調(diào)節(jié)目的及調(diào)速方式2.1變速調(diào)節(jié)目的對(duì)于灌排泵站，采用變速調(diào)節(jié)的主要目的有二：其一，當(dāng)泵站凈揚(yáng)程變化時(shí)，水泵的工作點(diǎn)也將發(fā)生相應(yīng)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(shí)，通過改變水泵轉(zhuǎn)速，調(diào)整流量到所需值，提高泵站效率，達(dá)到節(jié)能目的。其二，當(dāng)所需流量變化時(shí)，通過變速運(yùn)行，調(diào)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(diào)節(jié)流量使之滿足灌排需求，同時(shí)維持或提高泵站效率，節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。

　　2.2調(diào)速方式變速運(yùn)行有升速運(yùn)行及降速運(yùn)行兩種。泵站技術(shù)規(guī)范（GB/T50265-9）（以下簡(jiǎn)稱“規(guī)范”）指出：水泵一般不宜采用升速運(yùn)行，因?yàn)檗D(zhuǎn)速過高將引起泵的磨損、汽蝕、水力振動(dòng)或?qū)е卤皿w因強(qiáng)度不足而破壞的現(xiàn)象發(fā)生水泵的降速運(yùn)行也應(yīng)有一定限度。若水泵轉(zhuǎn)速下降過多，則水泵效率明顯下降。規(guī)范規(guī)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(yùn)行僅考慮降速運(yùn)行。

　　3變速調(diào)節(jié)的適用性分析3.1變速節(jié)能原理水泵裝置由水泵、動(dòng)力機(jī)傳動(dòng)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(jì)算公式為：效率動(dòng)力機(jī)效率管路效率及傳動(dòng)效率。對(duì)于電動(dòng)機(jī)組，Zt=100%；當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷率大于70%時(shí)，可以認(rèn)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(jié)能原理如，如果在多年平均凈揚(yáng)程下，水泵在比較高效率點(diǎn)A.（或該點(diǎn)以右）工作，當(dāng)凈揚(yáng)程下降時(shí)，水泵工作點(diǎn)變?yōu)锳.'，水泵效率及管道效率均下降，則泵裝置效率一定下降此時(shí)，如果水泵降速運(yùn)行，工作點(diǎn)變?yōu)?泵效率及管道效率均提高，則裝置效率一定提高，運(yùn)行費(fèi)用也隨之下降3.2調(diào)速方案的確定調(diào)速方案的確定能否成立，所依據(jù)的原則，一是調(diào)速后裝置效率是否比調(diào)速前高；二是能否滿足灌排要求3.2.1調(diào)速方案一如果僅僅考慮原則一，根據(jù)下式確定水泵調(diào)速后轉(zhuǎn)速2，可使水泵在比較高效率點(diǎn)A2點(diǎn)工作：率點(diǎn)的流量和揚(yáng)程，S為管路阻力參數(shù)，H'為降低后的凈揚(yáng)程根據(jù)比例律，調(diào)速后的流量為：此種調(diào)速方案，調(diào)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(diào)速方案二如果同時(shí)考慮上述兩項(xiàng)原則，使調(diào)速后即使調(diào)速后的水泵工作點(diǎn)位于A點(diǎn)（如），過Ai點(diǎn)做相似工況拋物線，交no時(shí)的0~H曲線于A"，則調(diào)速后轉(zhuǎn)速為：由此確定的調(diào)速方案，調(diào)速后流量保持設(shè)計(jì)凈揚(yáng)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(diào)速方案的比較調(diào)速方案一對(duì)應(yīng)的泵效率及管路效率均高于調(diào)速方案二，故方案一的裝置效率高于方案二，但調(diào)速后02 <0，不能滿足灌排設(shè)計(jì)要求方案二雖裝置效率較低，但調(diào)速后01=，滿足灌排設(shè)計(jì)要求如果調(diào)速后裝置效率達(dá)到規(guī)范要求，則調(diào)3. 3變速調(diào)節(jié)的適用范圍當(dāng)泵站凈揚(yáng)程大時(shí)，轉(zhuǎn)速不變，水泵流量隨之減小，若水泵降速運(yùn)行，則流量進(jìn)一步減小，難以滿足灌排要求；若水泵速運(yùn)行，則流量可大，但水泵一般不宜速運(yùn)行。故當(dāng)凈揚(yáng)程大時(shí)，不宜采用變速調(diào)節(jié)。

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

　　4變頻調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性分析節(jié)約能源、降低運(yùn)行費(fèi)用是變速調(diào)節(jié)的主要目的之一而變頻調(diào)節(jié)所采用的變頻裝置價(jià)格較高，例如購(gòu)置一臺(tái)45kW變頻裝置需數(shù)萬元因此應(yīng)將購(gòu)置變頻裝置所需費(fèi)用與變頻調(diào)節(jié)所節(jié)約的運(yùn)行費(fèi)進(jìn)行比較，以判斷變頻調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)十生采用變速調(diào)節(jié)所節(jié)約的運(yùn)行費(fèi)計(jì)算公式為：體容重（kgf/m3），凡，為泵站凈揚(yáng)程，b為單位電價(jià)，t 0Z分別為該私下的年運(yùn)行時(shí)數(shù)水泵流量及泵站效率，-=Z-0，-0為進(jìn)出水池效率，此處忽略進(jìn)出水池水頭損失，則-以下舉例進(jìn)行分析，其中例1為特低揚(yáng)程泵站，例2為較高揚(yáng)程泵站8（0型水泵，泵軸額定轉(zhuǎn)速為980r/min，配套電機(jī)功率37kW，管路阻力參數(shù)Q75s2/m5當(dāng)泵站凈揚(yáng)程從設(shè)計(jì)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(shí)，采用降速運(yùn)行。

　　轉(zhuǎn)速為1450/配套電機(jī)功率40kW，管路兩例的變速運(yùn)行計(jì)算見表1，設(shè)：在比較低凈揚(yáng)阻力參數(shù)為749. /m5當(dāng)泵站凈揚(yáng)程從23m程下運(yùn)行1表1變速運(yùn)行計(jì)算表泵站泵站揚(yáng)程泵軸轉(zhuǎn)速流量揚(yáng)程泵軸功率水泵效率電機(jī)效率輸入功率泵站效率年運(yùn)行費(fèi)節(jié)約運(yùn)行費(fèi)類型z咖（以元）（元）泵站泵站表1中變速后的參數(shù)有兩種，其中上面一行是根據(jù)調(diào)速方案二變速后的參數(shù)，亦即滿足灌排流量要求，使變速后的流量與設(shè)計(jì)凈揚(yáng)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(tái)機(jī)組每年節(jié)約運(yùn)行費(fèi)分別為624元和1 584元若各泵站均安裝有4臺(tái)機(jī)組，則各泵站每年節(jié)約運(yùn)行費(fèi)分別為2 496元和6336元與購(gòu)置變頻器所需費(fèi)用相比，其數(shù)目是很微小的，尤其對(duì)泵站一，不宜采用變速調(diào)節(jié)。而下面一行是根據(jù)調(diào)速方案一變速后的參數(shù)，亦即不考慮流量要求，調(diào)速后泵站效率較高。調(diào)速后各泵站每年節(jié)約的運(yùn)行費(fèi)分別為8 652元和9396元較之按調(diào)速方案二變速，節(jié)約的運(yùn)行費(fèi)較多，可以考慮采用變頻調(diào)節(jié)由，Z變化也不大AZ較小，因而調(diào)速后節(jié)約的運(yùn)行費(fèi)較少，不宜采用變頻調(diào)節(jié)；當(dāng)泵站凈揚(yáng)程較高，且調(diào)速前后流量變化也較大時(shí)（如按方案一調(diào)速），Z變化較大，aZ較大，且調(diào)速后節(jié)約的運(yùn)行費(fèi)較多，宜采用變頻調(diào)節(jié)上述結(jié)果表明：按調(diào)速方案一調(diào)速時(shí)，高揚(yáng)程泵站適宜采用變頻調(diào)速；按調(diào)速方案二調(diào)速時(shí)，低揚(yáng)程泵站不宜采用變頻調(diào)速當(dāng)凈揚(yáng)程較低流量變化較大或凈揚(yáng)程較高流量變化較小時(shí)，需進(jìn)行計(jì)算，將節(jié)約的運(yùn)行費(fèi)與購(gòu)置變頻器所需費(fèi)用比較后方可確定是否采用變頻調(diào)節(jié)5結(jié)語(yǔ)農(nóng)業(yè)灌排泵站采用變頻調(diào)速，僅在一定的適用范圍內(nèi)有其經(jīng)濟(jì)合理性一般只有當(dāng)泵站凈揚(yáng)程降低或泵站凈揚(yáng)程一定流量減小時(shí)，方可采用變速調(diào)節(jié)，且只適宜降速運(yùn)行。按調(diào)速方案一來變頻調(diào)速時(shí)，對(duì)高揚(yáng)程泵站經(jīng)濟(jì)可行；按調(diào)速方案二來變頻調(diào)速時(shí)，對(duì)低揚(yáng)程泵站經(jīng)濟(jì)性較差，其它情況需進(jìn)行計(jì)算將節(jié)約的運(yùn)行費(fèi)與購(gòu)置變頻器所需費(fèi)用比較后方可確定可否采用變頻調(diào)節(jié)