1、前言

　　大慶石油管理局供水公司每年耗電費用約占供水總成本費的30%左右，而其中輸配水環(huán)節的電費約占總電費的70%左右，因此，如何調整好外輸泵的日常運行，使輸配水噸水電耗保持在一個(gè)較經(jīng)濟合理的范圍內，是節能工作的重點(diǎn)。我們始終積極探索，認真研究，采取有效措施來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

　　2、問(wèn)題的提出

　　公司龍虎泡取水廠(chǎng)位于龍虎泡北岸，日取水能力為50萬(wàn)立方米/日。當初設計時(shí)，考慮到中長(cháng)期規劃和最不利水量、水位情況，選擇了兩種機組泵型，一種為電機1400KW/10KV，取水泵900HR（H62米，Q6360立方米/小時(shí)），另一種為電機900KW/10KW，取水泵700HR（H62米，Q3900立方米/小時(shí)）。取水廠(chǎng)的二級泵站――中引水廠(chǎng)的一、二期工程設計供水量為50萬(wàn)立方米/日。由于油田限產(chǎn)，外網(wǎng)用水量逐年下降，目前取水廠(chǎng)實(shí)際輸水量只有25-30萬(wàn)立方米/日，泵的總流量Q僅為10400-12500萬(wàn)立方米/小時(shí)，輸水管線(xiàn)水頭損18―20米，而泵的銘牌揚程為62米，若要泵壓降到與管網(wǎng)阻力相當，則機泵就會(huì )超負荷運行。因此，取水廠(chǎng)只能靠調整出口閘門(mén)來(lái)控制泵壓，使水泵能在高效區運行。如此運行不僅增大了閘門(mén)的水頭損失，浪費了大量電能，而且如果閘門(mén)節流調整不適當，機泵就很容易偏離高效段或超載運行，導致機泵的故障率增高， 縮短了機組的使用壽命，近兩年機泵已經(jīng)累計維修10余次，消耗維修費100余萬(wàn)元。中引水廠(chǎng)是公司生產(chǎn)大戶(hù)，對能否確保油田用水起著(zhù)舉足輕重的作用，因此，龍虎泡取水廠(chǎng)輸水泵的技術(shù)改造勢在必行。

　　3、變頻改造方案的初步計算和論證

　　一般情況下，泵都在額定工作條件下，按最佳工作條件設計操作。如圖1所示為泵的典型的工作曲線(xiàn)，AB是泵的性能曲線(xiàn)，與額定系統壓力曲線(xiàn)OB相匹配，在B點(diǎn)可以得到額定壓力下的額定流量，在該點(diǎn)泵有最高的效率，關(guān)閉閥門(mén)可控制流量，當流量減小時(shí)，泵分別工作在P、Q、R、S點(diǎn)，此時(shí)泵需要在很高的壓差下工作，因此泵的的能量輸出比實(shí)際系統需要多得多，多余的能量在閥上表現為熱量損耗，并被液體流動(dòng)時(shí)帶走。用泵的輸出能量除以泵的效率，可以求得對泵的總輸入能量。調節泵出口閥開(kāi)度來(lái)減小流量，能量損失相當大。

　　利用變頻器調速，可使電動(dòng)機驅動(dòng)泵變速運行，泵的特性曲線(xiàn)與系統在任何流量下的需要相匹配，流量與電機轉速成正比，產(chǎn)生的壓差與轉速度的平方成正比，如圖2所示，無(wú)級變頻調速后可得到AB―CD無(wú)數條水泵特性曲線(xiàn)，管路特性曲線(xiàn)與ABDC形成的陰影帶任何一個(gè)交點(diǎn)，都可作為工況點(diǎn)與外網(wǎng)水量變化相適應，在較小的揚程下達到P、Q、R、S點(diǎn)所對應的流量，而且只損失很少的能量，其節能效果相當可觀(guān)。

　　對于同一臺葉片式水泵有如下規律：

　　　　Q1/Q2=n1/n2 H1/H2=(n1/n2) 2 N1/N2=(n1/n2 ) 3

　　龍虎泡取水廠(chǎng)1#、3#、6#泵均為進(jìn)口大泵，其電機轉速分別為748 r/m，745 r/m，750 r/m。

　　如果3#泵調速到500 r/m，則其流量、揚程及功率參數如下：

　　　　Q原/Q變=n原/n變 =748/500=1.496

　　　　Q變=4251.3立方米/小時(shí)

　　　　H原/H變=(n原/n變) 2=1.496 2

　　　　H變=28.59米

　　　　N原/N變=(n原/n變) 3=1.496 3

　　　　N變=412.2千瓦

　　如果調速到550r/m，則Q=4663立方米/小時(shí)，H=34米，N=547千瓦，調速后泵參數基本適合目前工況。當然，以上計算是在假定系統的管路特性曲線(xiàn)不變的情況下進(jìn)行的，安裝變頻調速設備后，泵出口閥門(mén)可以全部打開(kāi)，系統的管路特性曲線(xiàn)將向外偏移，那么調速后的泵運行參數更有可能滿(mǎn)足實(shí)際工況的要求，因此，可確定此方案為可取。

　　4、變頻調速方案的節能估算

　　水泵的耗能計算公式為：P=(K×H×Q)/ η K:為裕度系數 η：效率

　　假設水泵的實(shí)際壓力由目前的5.8公斤調速降至2.5公斤，且流量不變，則P25/P58=25/58＝43％，即功率消耗理論上比原來(lái)減少1－43％＝57％。按電費0.41元/度，電機效率為0.95，運行330天/年，則原來(lái)年耗電電費為（1400KW×24×330×0.41）/0.95＝478萬(wàn)元。

　　變頻調速降至2.5公斤后，年耗電電費為：478×43％＝205.54萬(wàn)元，年節省電費為478－205.54＝272.5萬(wàn)元。初步看來(lái)節能效果相當可觀(guān)。

　　5、方案確定

　　考慮到中引一泵的實(shí)際條件，經(jīng)過(guò)認真計算，論證，多方面考察，眾多廠(chǎng)家的比較，我們決定安裝北京利