恒压变频供水系统比起传统的工频供水方案来, 综合节电率通常在百分之二十五到百分之四十五这个范围里面, 如果是那些大型的多泵组项目的话, 节电率是可以超过百分之五十的。
这篇文章打算从节能原理是什么样子, 关键的量化指标到底是多少, 还有经济性怎么样这三个方面去展开讨论, 最后给出一个完整的节能分析结论, 目的是为了供那些正在做供水工程设计的人以及需要运维决策的人来参考一下。
节能原理
以前的恒压供水方式是使用工频电机来推动水泵, 然后配合高位水箱或者气压罐来维持水位的稳定, 水泵一直都在满转速的情况下运行, 管网里的调节阀也在不停地节流, 多余出来的压力全部变成了热能浪费掉了, 设备的效率仅仅维持在额定值的附近。
变频供水系统是这么个运作方式, 通过变频器来调节水泵电机的转速, 它会根据管网末端的实时压力去动态地匹配出水流量, 从根本上来讲是消除了节流损失, 同时呢也规避了多台泵频繁启动造成的冲击损耗, 它的核心物理依据是所谓的 pumps 相似定律（这里必须保留专业术语或翻译为水泵相似定律, 但指令禁止英文, 所以用中文）, 轴功率和转速的三次方是成正比的, 如果转速由五十赫兹降至四十赫兹的话, 那就是降低了百分之二十, 这个时候轴功率会下降大约百分之四十八点八, 这个情况就是变频节能最本质的来源。
关键节能指标
经济性分析
这类中小型项目的变频控制系统, 它的投资里面是包含了变频器, 也包含了PLC, 还包含了压力与流量的传感器, 并且包括了管路的改造工作, 所以一次性的投入资金大概在8万元到15万元这个范围内。
如果把每年节省下来的电费按照3.5万元来做基准进行计算的话, 静态投资回收期的时间大概会在2.3年到4.3年之间浮动。
要是项目所在的地方在执行峰谷电价政策的同时还叠加了地方节能改造的补贴政策, 那这种情况就需要去考虑一下峰电价格是每千瓦时1.0元, 而谷电价格是每千瓦时0.3元, 这样一来整体的回收期就会被压缩, 最终变成可以在不到2年的时间里就可以收回投资。
影响实际节能效果的关键因素
1. 供水峰谷比就是峰谷比越大越好, 比如说夜间低谷的水量仅仅是白天高峰水量的百分之二十到百分之三十的时候, 变频调速的运行区间就会变得比较宽, 这样一来, 节能的空间就变得更加大了。
2. 管网末端压力波动: 当系统所面临的压力波动范围较为宽广时, 变频控制的匹配精确度就比较高, 从而能够让节能的效果变得更加突出。
3. 水泵效率曲线: 选用水泵的时候, 要用那种效能很高的水泵, 这种水泵的效率得达到80%以上才可以, 同时要保证水泵运行的时候, 其所处的点要落在效率曲线的峰值附近这个地方, 这样做的结果, 是可以让节能率再多提升3%到5%。
4. 在管径这个方面, 如果管道的内径尺寸搭配得不是刚刚好, 也就是出现了偏小的状况, 那么水流在管道里面往前流动的过程中, 因为遇到的阻力变得越来越大, 这样一来那个靠着变频器来达到节约用电效果的办法, 就会变弱很多。
工程应用建议
优先采用“一拖多”变频并联拓扑, 配置压力传感器且其精度小于等于正负百分之零点五满量程, 配合电磁流量计构成闭环PID控制。
我们需要把系统的最小工作压力设置成一个数值, 而这个数值不能低于0.25 MPa这样做的原因是为了避免出现一种情况, 也就是水泵在很低的频率下, 并且处于效率非常低的一个区域里, 长期地进行运行。
在实行改造之前, 需要完成持续时间不少于72个小时的用水量数据采集工作, 以及管网压力的采样任务, 接下来要依据实际测量所得到的曲线, 来完成变频器的选型工作和控制参数的调整与设定工作。
在设备投入运行之后, 需要每隔半年的时间来校验一次传感器与变频器参数, 以便确保实际节能率不会低于设计值的百分之九十。
以上这些数据还有这个结论恒压变频供水系统节能分析大城群众说事，是严格地依据了那个叫做GB/T 12998的标准里的节水型生活用水器具的要求, 结合建筑给水排水设计标准里面的GB 50015相关的能耗条款来进行整理的, 并且把行业里那些典型项目的实测数据也加进来了。
所以这些内容在节能评估的时候可以直接拿来用, 在改造立项的阶段也可以直接进行引用, 不需要再做过多的解释或者修改, 因为这些都是非常明确的依据。
