高压电机改造可研

供水公司高压泵房改造方案论证

1 工程现状及存在问题

供水公司是通过水泵输送自来水，完成电能→机械能→势能的能量转换过程，电费占整个制水成本20%左右。所以采取合适的控制方式对于降低供水成本有着重要的作用。

供水公司现存高压泵房共12处：其中外输泵房6处、提水入库泵房3处、引黄泵房3处（详见附表）。假设水量与扬程保持当前状况，水泵不做更换的基础上讨论采取怎样的方式可以达到节能降耗的目的。

2 高压电机的优势

目前配电网多为10kV级和6kV级，在水厂的设计选型或技术改造中，由于在技术经济分析中展现了很大的优越性，高压电机得到广泛、迅速的应用，其优点如下：

①减少配备10kV、6kV变0.4kV级变压器及其低配系统投资（因配用低压电机）。

②减少因低压电机容量小而需配更多数量的机泵。

③减少因①、②条中变压器、低配、更多的机泵必须配套的土地占用和建筑物占用及相应投资。

④减少供电环节，提高电气安全可靠性，减少维修工作量。

在节能方面还有如下效果：

①避免了变压器损耗（例：β=0.5时，S7-800/10损耗达1%）。

②减少因配用低压电机引起的线路损耗增多。

③大中型高压电机效率高，低容量的与同样容量的低压电机效率相当，大中容量效率更高，特别是效率越大，效率越高，突破了低压电机容量和效率的双重极限。

3 高压电机的节能方式

3.1无功功率补偿节能

电流通过线路或变压路时要产生线路电阻损耗或变压器负载损耗，其有功功率损失：

△P=3〃P2R/U2cos2ψ(3)

式中P——有功功率，kW；

U——额定电压，kV；

R——线路或变压器总电阻，Ω；

cosψ——功率因数。

从公式(3)中可知，在负载有功功率一定时△P与cos2ψ成反比，如果功率因数

从cosψ1上升到cosψ2，则有功功率损失下降百分率：

(△P%)=[(3〃P2R/U2cos2ψ1-3〃P2R/U2cos2ψ2)／3〃P2R/U2cos2ψ1]×100%

=(1-cos2ψ1/cos2ψ2)×100% (4) 如果功率因数从0.8补偿到0.9，根据公式(4)计算得(△P%)=21%，即线路或变压器损耗下降21%，从以上分析可知，无功功率补偿是通过提高功率因数，降低运行电流从而降低线路或变压器中损耗，达到节能效果。

现在供水高压泵房都已设有无功功率补偿装置。

3.2高压变频调速

随着高压变频调速技术在国内外的发展，尤其是近来随着智能芯片技术在容量和技术方面的突破，只能自动控制技术再上一个新的台阶。现在的高压变频控制器和功率单元之间采用光纤通讯技术，抵押和高压完全隔离，系统具有良好的安全性

和抗电磁干扰性能。同时可以实现远程监控和网络化控制。其实现的功能包括:系统功能设定、参数设定、故障信息查询、运行波形显示、运行数据记录、运行模式设定、报警与报警解除与系统复位等等。

使用变频调速装置，可以非常方便地适应供水压力、流量变化的不同工艺要求，只需调节装置频率输出而无需频繁开合高压断路器与调节出口阀门开启度，减少了工作量。

在初步测定水泵曲线的基础上，核定水泵的高效运行区，一般限定水泵调速在

此范围内，故取得明显的节电效果。

高压变频调速技术适用于供水压力、流量随时间有较大变化的情况。

4 结合供水现状选择改造方案

供水公司现存高压泵房共12处：其中外输泵房6处、提水入库泵房3处、引黄泵房3处（详见附表）。

4.1孤岛二库提升泵房现在基本不运行，做备用泵房。孤北净化站外输泵房与水库提升泵房全部停运，所以不做讨论。

4.2纯化一二级泵房、广南电厂泵房、广南甲乙泵房运行时间短，且水量变化不大，若改造较难收回投资，经济效益不大。所以建议保持现状。

4.3滨南净化站外输泵房、耿井送水泵房、新安新清泵房作为外输泵房，水量冬夏季、日夜变化较大，且每个泵房情况各有不同，做分别讨论。

4.3.1利津净化站外输泵房：2000年12月改造，采用Omega250－480A型离心泵2台，配用电机Y355－4，额定功率280 kw；另外配有中压、低压泵各一台。现在高压泵一用一备，另运行一台低压泵。冬季出水800-1100米3/h,夏季高峰到1400米

3/h。如果增加一台高压调速装置，主要运行调速机组。一台调速装置投资约70万元。调速后约节电0.014 kw. h/米3,按照年出水1150万米3计算,收回投资需70万/(0.53元/ kw. H*0.014 kw. h/米*1150万米)=8.2年。

收回投资时间较长，不建议增加高压调速装置。

4.3.2耿井送水泵房：现有1# 、2#为Omega300－435A型离心泵，配用电机Y355-4，额定功率315 kw；3#-5#为 RDL500-700B型离心泵，配用电机JSQ158-6，额定功率550kw，设高压变频装置一套一拖二带3#、4#；6#、7#为RDL500-700C型离心泵，配

用电机JSQ158-6，额定功率550kw；8#、9#为RDL500-640B型离心泵，配用电机Y400-6，额定功率355kw，2004年6月改造。

现在运行3#+5#水泵，或者4#+5#水泵。

JSQ系列电机效率低，损耗大，为淘汰系列。建议更换Y系列三相异步电动机取代原来的JSQ系列电机。

4.3.3新安新清泵房：现有1# 、2#为Omega300－435B型离心泵，配用电机JS138-4，额定功率315 kw；3#-5#为Omega300－436A型离心泵，配用电机Y355-4，额定功率300kw。

现在运行两台，两用两备。冬季出水1000米3/h,夏季高峰到2400米3/h。年出水量约2200万米3。因为出水量随时间变化较大，建议采用增加一台高压调速装置，一台定速运行，一台调速运行。一台调速装置投资约75万元。调速后约节电0.014 kw. h/米3,收回投资需75万/(0.53元/ kw. H*0.014 kw. h/米*2200万米)=4.6年。

建议增加高压变频调速装置一套。

5.结束语

供水企业节能（主要是节电）是一个综合性课题，要综合水泵的工艺选型来开展节能工作，高压电机节能、无功补偿节能和高压变频调速节能可以结合供水发展规划时予以考虑，对节能效果明显的也可单独考虑。