泵的節(jié)能調(diào)節(jié)轉數(shù) 降低能耗

1、泵的節(jié)能：調(diào)節(jié)轉數(shù) 降低能耗你知道嗎？泵大約消耗了工業(yè)用電的1/3 。而自2002年以來，工業(yè)用電的電費一直持續(xù)增長，至今已經(jīng)增長了約50%。因此，德國企業(yè)越來越重視實施節(jié)能措施。據(jù)了解，在泵組設計達到最佳的情況下，如果泵的驅(qū)動系統(tǒng)可以按照工作需求進行自動功率匹配，則可實現(xiàn)高達60%的節(jié)能。 在一臺泵的壽命周期中，能源費用平均要占到總費用的45%。而除了能源費用和投資費用之外，還有維修和維護費用。據(jù)統(tǒng)計，運營、維護與維修費用約占“壽命周期費用”（縮寫：LCC）的30%。而投資、安裝以及其他附加費用則只占25%。顯而易見，能源費用在泵的整個壽命周期費用中占有非常大的比例。因此，研究泵驅(qū)動系統(tǒng)的節(jié)

2、能有著非常重要的意義。 圖1 泵是最大的工業(yè)耗電者。在泵組設計達到最佳的情況下，如果泵的驅(qū)動系統(tǒng)可以按照工作需求進行自動功率匹配，則可實現(xiàn)高達60%的節(jié)能在工業(yè)應用中，不管是用于冷卻系統(tǒng)、運輸化學液體抑或是供水，泵都不需要隨時進行滿負荷工作。所以，對于工業(yè)企業(yè)來說，泵具有極大的節(jié)能潛力。這種節(jié)能潛力首先在于實際需要的液體輸送功率與泵組消耗電量的比例關系。雖然一臺泵可以在很寬泛的工作范圍內(nèi)提供所需要的流量和壓力，但經(jīng)濟合算的運行只有在最佳的運行點內(nèi)才能實現(xiàn)。不過，這樣的運行很少能夠?qū)崿F(xiàn)，尤其是在需求不斷變化的工作情況下。如果不能按照需求進行功率調(diào)節(jié)，就意味著高額消耗了驅(qū)動能量，因而運營費用也就較

3、高。 泵消耗30%的工業(yè)用電 德國KSB公司為6臺泵設計了Movitec Pump Drive系列泵轉數(shù)調(diào)節(jié)器（圖2）。在大輸送量和高壓力的情況下，在循環(huán)能耗不斷變化的地方，新研制的具有內(nèi)插式泵轉數(shù)調(diào)節(jié)器的高壓泵，可以按照需求對傳輸功率進行調(diào)節(jié)。 圖2 Pump Drive泵轉數(shù)調(diào)節(jié)器按照實際功率的需求對電機的轉數(shù)進行精確的無級調(diào)節(jié)，在任何負荷情況下，只輸出實際需要的功率一個可能的應用領域是塑料加工企業(yè)的冷卻水供應系統(tǒng)。在這種企業(yè)里，每臺機器的流量變化很大，因此，必須提供規(guī)定的冷卻水量才能保證塑料制品的質(zhì)量。在實際運行條件下， 雖然通常情況下只需要傳送很小的功率，但泵卻永遠是以滿轉數(shù)工作的。通

4、過采用高能效泵可以大幅度降低工業(yè)中的能耗，泵消耗掉了工業(yè)中大約30%的電能。根據(jù)德國能源局（dena）的信息，單是泵一項，德國企業(yè)每年的節(jié)能潛力就可以達到150億kWh。 通過前瞻性的設計，在前期就可以考慮到有效減少能源費用，這將對壽命周期費用產(chǎn)生巨大的影響。在設計過程中選擇泵時，不僅所需要的功率起著決定作用，更重要的是要考慮到運營方式。運營方式是指傳送不同的功率所需要的運行時間。而選擇合適型號的泵，關鍵是要看傳送量Q（m3/h）的設計數(shù)據(jù)以及所需要的輸送高度H（m）。 圖3 在未經(jīng)調(diào)節(jié)的泵上，最經(jīng)濟合算的工作范圍是緊緊圍繞最佳效率點的。依據(jù)實際需求，利用泵轉數(shù)調(diào)節(jié)器，可以對傳送功率進行自動的

5、無級調(diào)節(jié)，保證泵即使在部分負荷運動中也一直貼近最佳效率點工作具有最佳總效率的企業(yè)，是那些泵在最長運行時間內(nèi)達到最佳總效率的企業(yè)（圖3）。假如預期運行條件波動很大，可以按照工作需求通過轉數(shù)調(diào)節(jié)器來實現(xiàn)能源效率優(yōu)化。Pump Drive轉數(shù)調(diào)節(jié)器通過傳感器可以連續(xù)記錄變化情況，并按實際需求對傳輸數(shù)據(jù)進行無級調(diào)節(jié)。即使在一個設備上有多臺泵并行工作時，無級調(diào)節(jié)也可以大大降低每臺泵的能耗（圖4）。利用這種方式，泵的運營費用大約可以降低60%。 圖4 Pump Drive泵轉數(shù)調(diào)節(jié)器可以部分的直接安裝在泵電機上、開關柜里或者墻壁上，也可像圖中所示安裝在設備范圍內(nèi)節(jié)能可以寫進計劃中 其實，泵的轉數(shù)調(diào)節(jié)可以在

6、設計時就進行深入且詳細的探討。但是，到目前為止，這些問題還沒有得到令人滿意的解決。 （1）如何能夠保證在供給網(wǎng)的任意位置上都能提供恒定的流量和壓力，不管當時其他部分的運行條件如何？ （2）一臺泵可以單獨完成所需要的輸送量和壓力嗎，還是需要投入多臺泵？在這種情況下如何能夠達到整個泵系統(tǒng)的經(jīng)濟運行？ （3）采用多臺泵的設備是否也能夠?qū)⒈玫墓β拾聪鄳倪\行方式進行調(diào)整？如果泵用預計的恒定輸送功率或者用于帶有瞬間峰值消耗的情況下，應依據(jù)何種標準？ 到目前為止，建筑上的因素根本未能得到考慮。特別是在工業(yè)設備上，這種變動成了一個持續(xù)不斷的過程：管道設備的擴建、拆除和改造，增加接口，更換或廢止某些耗能大的用

7、戶，這些都在持續(xù)不斷地改變著整個供應網(wǎng)的液壓性能。多年以后，這里往往可能已發(fā)展成為一個雜亂無章的復雜系統(tǒng)，而這些東西在設計技術上是根本無法再加以考慮的。 冷卻水的供應實例可以表明，無級泵轉數(shù)調(diào)節(jié)是如何實現(xiàn)傳輸功率按照實際需求進行調(diào)節(jié)的。 冷卻水供應的無級調(diào)節(jié) 為了能夠在與其他網(wǎng)絡無關的某個位置上提供恒定的壓力，KSB公司研制的泵轉數(shù)調(diào)節(jié)器可以采用與傳輸流量相關的額定值跟蹤進行壓力調(diào)節(jié)。這意味著，功率的調(diào)節(jié)可以針對設備上某個指定的點進行，這樣就可以使所需要的值保持恒定，而泵的功率則也可按照當時的需求進行調(diào)整。通過兩個獨立的模擬輸入端，泵轉數(shù)調(diào)節(jié)器可以經(jīng)過管網(wǎng)上不同位置上的傳感器采集到測量值。比如

8、在設備的某個點上，可以保持所需要的流量或者壓力。 有時候，大型供應網(wǎng)會反復進行擴展和修改，或者部分拆除。這樣，液壓性能也就隨之改變，設備的特性曲線有朝一日就會變得和設計時不一樣。同樣，尚未被發(fā)現(xiàn)的隱藏變化也會產(chǎn)生影響，比如管道內(nèi)壁上的結殼會使管道的橫截面逐漸變小。而泵轉數(shù)調(diào)節(jié)器會記錄下這些變化，并對傳輸功率進行相應的糾正。 在并行工作的泵中，如果有一個泵被打開，則把其余各臺泵的輸出量相加（Q1+Q2+Qn），從理論上就可以得到傳輸總量Qges。但是，這個公式并沒有考慮到總輸出功率是取決于相應設備的特性曲線走向的。在多臺泵共同運行時，運行點向部分負荷方向偏移，因而偏離了最佳效率。運行時間越長，偏

9、離最佳運行點對能源費用造成的影響也越大。這時，泵轉數(shù)調(diào)節(jié)器會對傳輸功率進行平衡，使所有運行的泵都在接近各自最佳的效率點附近工作。 當一套設備采用多臺泵工作時，可以保證所有泵負荷均勻。而泵的交替運行也可以防止主泵負荷過高，防止其余泵可能會出現(xiàn)的停機損失。在要求有設備冗余度的情況下，泵轉數(shù)調(diào)節(jié)器可以選用同一規(guī)格的，這樣在主泵出現(xiàn)故障時可以自動啟動另一臺泵作為主泵運行。 轉數(shù)調(diào)節(jié)器可進行運行監(jiān)控 圖5 泵轉數(shù)調(diào)節(jié)器的參數(shù)調(diào)整既可以通過機殼內(nèi)置的圖形操作單元進行，也可以用筆記本電腦進行除了對輸出功率進行調(diào)節(jié)之外，裝有電機的泵轉數(shù)調(diào)節(jié)器還可以進行運行監(jiān)控，并可對運行數(shù)據(jù)進行查詢。用于多泵設備的泵轉數(shù)調(diào)節(jié)器出廠時絕大部分都預先編好了參數(shù)，因而泵設備可以按照“即插即用”的原則