变频技术在变水位取水泵站的节能应用研究

作     者：杨威 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王昭俊

授予年度：2012年

学科分类：081504[工学-水利水电工程] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：取水泵站 水位变化 节能率 控制策略 

摘      要：在一些取水工程中，取水水源水位会随季节有较大波动，或在一段降雨丰沛时间内水位上升幅度较大。泵站往往以最不利工况作为设计依据，泵站常年中运行在最不利工况下的时间很少，水泵机组多余的输出功率浪费在阀门上。为提高泵站的能源利用率，同时也为了提高机组的使用寿命，宜使用变频调速运行的方式。所以需要深入研究水泵机组变频调速运行的特性，及在水源水位较大波动的情况下的系统运行特点，采取适当的控制方式。 本文研究了取水水泵的基本特性及变频调速运行下的特性，运用数学拟合的方法，对水泵的基本特性曲线进行了拟合;并推导了变速运行下的特性曲线方程，对其等效率曲线、高效区间进行了分析。研究了电机效率和变频器效率随调速比的变化规律及对水泵机组总能耗的影响。 由于实际应用中一般需要多台水泵并联工作，所以本文推导了多台水泵并联同步调速运行的性能曲线方程，对其运行特性进行了分析。建立了理论节能率计算数学模型;并引入了变频器效率和电机效率，建立了综合节能率计算模型。并结合工程案例，对泵站变频调速运行的理论节能率和综合节能率进行了计算分析。 取水工程的实际情况千差万别，水源水位变幅有小有大，水位变幅较小的泵站使用变频调速运行未必节能。故本文就节能运行的条件进行了探讨，并给出了判定公式。最后根据节能运行的要求，提出了由水位变化幅度决定是否变频调速运行的节能控制方式，并给出了控制策略。