供水系统调速控制改造能耗比较研究

　　调速装置的能耗进行比较研究，为实际供水系统调速控制改造提供了理论分析依据。在现代企业中，供水系统应用比较广泛：如发电厂中的供水系统有循环水系统、工业水系统、除盐水系统等，供水系统主要动力设备就是水泵，在供水系统的设计、布置中，考虑安全可靠性，水泵的全压、出力的余量一般比较大，且为节流控制，在实际运行中存在较大的节流损失，能耗比较高，造成能量的浪费，为节约能源、降低运行成本，有必要进行供水系统调速控制改造。

　　1.调速控制的节能原理

　　根据泵相似定律，在不考虑水密度的差异与效率变化情况下，水泵的流量与转速一次方成正比，全压与转速二方成正比，只要改变水泵的转速就可以改变水泵的特性曲线，水泵调速控制就是利用该原理来实现节能,如图 1 所示:

　　3.调速型液力偶合器能耗水平分析

　　液力偶合器泵轮和涡轮组成一个可使液体循环流动的密闭工作腔，并装有一定量的工作油，泵轮装在输入轴上，涡轮装在输出轴上，泵轮和涡轮对称布置，它们的流道几何形状相同。电动机带动输入轴旋转时，工作油在泵轮叶片的作用下由叶片内侧向外缘流动，形成高速高压液流，将机械能转换为液体动能及压力能，该液流进入涡轮，冲击涡轮叶片，带动涡轮与泵轮同向旋转，将液体动能及压力能又转换为机械能工作油在涡轮中由外缘向内侧流动过程中减速减压，然后再流回泵轮进口，通过工作油将输入轴的机械能传递至输出轴上，从而带动水泵的转动。

　　调速液力偶合器在运行中的能耗主要可分成两部分：一部分为机械损失：包括泵轮和涡轮四个轴承的摩擦损失、工作腔外壁与空气的摩擦损失、油泵转动所消耗的电能或机械能、工作油与泵轮和涡轮内壁的摩擦损失，机械损失相对比较稳定，数值也比较小，不过能耗比较难测算，按液力偶合器厂家说明，损失在输入功率的 1～3%，为能比较不同调速设备的能耗水平，取中间值：机械损失为输入功率的 2%;另一部分为工作油在能量过程传递中的能量损失，包括工作油的内摩擦损失、能量传递损失，这部分损失比较大，需要分析这部分能耗：

　　4.变频调速能耗水平分析

　　变频调速通过电力电子整流和脉宽调制逆变技术改变电动机电压和频率，除本身控制所需很少一部分能量消耗保持不变外，电力电子器件的损耗基本上与输出功率成正比，根据变频器说明书说明，变频器设计损耗为每输出 735 kW 功率变频器损耗 3kW，但实际变频器在运行中损耗只有输入功率的 1.5%左右，因此实际运行变频器的损耗可按输入功率的 2%计算，效率按 98%计算。