1.引言

   隨著十一五規劃的實施，城鄉缺水將更加嚴重。我國人均水資源占有量隻有世界人均水平的四分之一。 據統計，年供水總量將達600億立方米，到2010、2030
、2050年我國城市相應需水量將分別增加到910億立方米、1225億立方米和1550億立方米左右。“十一五”期間
，全國新增供水能力400億立方米，其中新增城市為160億立方米，新增鄉鎮為80億立方米，全國重點城市新增4500萬立方米/日。預計到2030年
，全國用水總量將達到7000億到8000億立方米
，接近水資源可利用量的極限。

   當前情況是：一方麵國家撥巨資進行建設，另一方麵
，老一套的經濟運轉模式，存在嚴重的汙染和浪費,綜(zong)觀(guan)當(dang)前(qian)國(guo)內(nei)水(shui)工(gong)業(ye)市(shi)場(chang)，絕(jue)大(da)多(duo)數(shu)是(shi)老(lao)企(qi)業(ye)
，設(she)備(bei)陳(chen)舊(jiu)，工(gong)藝(yi)及(ji)供(gong)電(dian)設(she)備(bei)老(lao)化(hua)
，自(zi)動(dong)化(hua)水(shui)平(ping)低(di)下(xia)，水(shui)耗(hao)藥(yao)耗(hao)材(cai)耗(hao)嚴(yan)重(zhong)，先(xian)進(jin)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)極(ji)少(shao)采(cai)用(yong)。就(jiu)是(shi)近(jin)幾(ji)年(nian)來(lai)新(xin)建(jian)擴(kuo)建(jian)改(gai)建(jian)的(de)水(shui)處(chu)理(li)工(gong)程(cheng)，也(ye)不(bu)能(neng)進(jin)行(xing)網(wang)絡(luo)化(hua)監(jian)控(kong)，造(zao)成(cheng)許(xu)多(duo)資(zi)源(yuan)白(bai)白(bai)浪(lang)費(fei)。國(guo)務(wu)院(yuan)每(mei)年(nian)都(dou)增(zeng)加(jia)巨(ju)資(zi)，加(jia)大(da)節(jie)能(neng)減(jian)排(pai)的(de)力(li)度(du)。水(shui)工(gong)業(ye)各(ge)企(qi)業(ye)如(ru)何(he)節(jie)能(neng)降(jiang)耗(hao)？作(zuo)者(zhe)認(ren)為(wei)

，要(yao)從(cong)每(mei)個(ge)工(gong)程(cheng)項(xiang)目(mu)出(chu)發(fa)
，進(jin)行(xing)科(ke)學(xue)的(de)分(fen)析(xi)研(yan)究(jiu)，要(yao)花(hua)大(da)力(li)氣(qi)從(cong)幾(ji)個(ge)方(fang)麵(mian)去(qu)解(jie)決(jue)問(wen)題(ti)。

　　2. 認真分析和創建綜合等效的水泵特性曲線至關重要

   對dui每mei個ge水shui廠chang都dou要yao從cong實shi際ji情qing況kuang出chu發fa
，對dui水shui源yuan供gong水shui做zuo深shen入ru細xi致zhi的de調tiao查zha分fen析xi
，對dui水shui管guan的de平ping差cha壓ya力li必bi須xu做zuo大da量liang的de精jing確que的de科ke學xue計ji算suan。一yi個ge大da型xing的de給gei水shui工gong程cheng往wang往wang有you1個或2個以上的取水泵站
，幾個中間加壓泵站和綜合的淨配水廠組成。一個大型的水泵站，又是多台機組並聯運行。

　　下麵舉兩個典型的工程設計實例

，來分析要不要調速節能,什麼方式是最理想的。

　　2.1 某大型水源取水泵站的實例分析：

　　水泵相似定律：

　　Q／Q′／Q″＝n／n′／n″ ………………………………… （1）

　　H／H′／H″＝n2／n′2／n″2 ………………………………… （2）

　　N／N′／N″＝n3／n′3／n″3 ………………………………… （3）

　　N＝（1－s）f／P …………………………………………… （4）

　　H＝Hh＋Hf＝Hh＋CQ2 …………………………………………… （5）

　　（n為轉子實際轉速；S為電機轉差率

；f為定子頻率
；P為電機極對數
；Q為綜合流量；H為水泵揚程；N為電機軸功率。）

   水工藝專家們，對取水泵站選泵設計時，都是考慮供水保證率達到95～99%的最低原水水位時泵站最大出水量的供水規模。水泵站的裝機是按最不利條件下

、最(zui)大(da)時(shi)流(liu)量(liang)和(he)所(suo)需(xu)相(xiang)應(ying)揚(yang)程(cheng)決(jue)定(ding)的(de)。而(er)實(shi)際(ji)上(shang)一(yi)年(nian)中(zhong)隻(zhi)有(you)幾(ji)天(tian)能(neng)達(da)到(dao)最(zui)大(da)時(shi)流(liu)量(liang)，大(da)多(duo)數(shu)時(shi)間(jian)裏(li)，水(shui)泵(beng)站(zhan)都(dou)處(chu)在(zai)小(xiao)流(liu)量(liang)下(xia)工(gong)作(zuo)。為(wei)了(le)適(shi)應(ying)流(liu)量(liang)的(de)變(bian)化(hua)，許(xu)多(duo)泵(beng)站(zhan)在(zai)運(yun)行(xing)中(zhong)采(cai)取(qu)關(guan)小(xiao)出(chu)口(kou)閘(zha)門(men)的(de)辦(ban)法(fa)來(lai)控(kong)製(zhi)流(liu)量(liang)，從(cong)而(er)造(zao)成(cheng)出(chu)口(kou)閘(zha)門(men)前(qian)後(hou)的(de)壓(ya)力(li)差(cha)值(zhi)（少則多米多則幾十米）就白白地浪費於閘門阻力上（見圖1）。

　   當dang水shui泵beng台tai數shu足zu夠gou多duo時shi，宏hong觀guan上shang可ke以yi適shi應ying水shui量liang變bian化hua，但dan是shi水shui泵beng型xing號hao有you限xian，裝zhuang機ji台tai數shu過guo多duo，不bu僅jin管guan理li不bu便bian，增zeng大da建jian築zhu麵mian積ji，加jia大da工gong程cheng造zao價jia，流liu量liang脈mai衝chong變bian化hua極ji大da
，無wu法fa做zuo到dao安an全quan平ping穩wen調tiao節jie水shui量liang變bian化hua

，還hai需xu要yao調tiao節jie閥fa來lai調tiao節jie水shui量liang（見圖2）。

　　很多水廠切削水泵葉輪來適應工作點需要，因水泵工作點不連續照樣有大量能量損失。

   采cai用yong水shui泵beng機ji組zu無wu級ji調tiao速su技ji術shu，可ke連lian續xu地di改gai變bian水shui泵beng轉zhuan數shu，來lai變bian更geng水shui泵beng工gong況kuang
，使shi其qi流liu量liang與yu揚yang程cheng適shi應ying於yu管guan網wang用yong水shui量liang的de變bian化hua，才cai能neng提ti高gao機ji組zu效xiao率lv

，維wei持chi管guan網wang壓ya力li恒heng定ding，達da到dao節jie能neng的de效xiao果guo。

   東北市政設計院設計的引英入連供水工程水源泵站，2001年正式投產
，其供水能力為66萬m3/d
，共5台2800kW的臥式離心水泵，變速電機電壓為3kV，其中4台水泵機組選用Simovert MV電壓源型變頻器，采用三電平的磁場定向式矢量控製技術，逆變側采用了大功率全控器件高壓IGBT元件, 實現dv/dt控製
，減小了電機和變壓器上的dv/dt。由於采用了KTY84器件，可在線地得到高精度的轉矩控製，Simovert MV是一種可靠性較高的變頻器，6年來一直運轉良好，其節電效果非常明顯：每年節電452萬kW.h，按0.6元/kW.h計算
，則每年均能省電費536萬元。而取水泵站的全部調速裝置投資為800萬元，不到2年，就收回了基建投資。

　　2.2 某大型靜水配水處理廠站的實例分析：

   給水處理工藝流程，一般為進水、配水井、絮凝沉澱、過濾
、清水池、配水泵房，送入配水管網
；還有加藥、加氯
、加氨等輔助係統，中間還有回流泵房等。

　　取水泵站的流量變化係數：

　　K取=Kd1/Kd2=1.4/0.6=2.33 …………………………………………… （6）

　　（Kd1—高日係數
，取1.4，Kd2—低日係數，取0.6，Hh為水泵的幾何高差
，一般為常數；Hf =CQ2為管道摩阻水頭，隨流量平方而變化；Hf = Hfmax/Hfmin=Kd12/Kd22=5.4）

　　淨配水廠的流量變化係數：

　　K配=（Kd1•Kh1）/（Kd2•Kh2）=（1.4×1.4）/0.6×0.5=6.53 …………（7）

　　（高時變化係數Kh1取1.4
，低時係數Kh2取0.5。）

   由(you)此(ci)可(ke)見(jian)，淨(jing)配(pei)水(shui)廠(chang)比(bi)取(qu)水(shui)廠(chang)站(zhan)的(de)流(liu)量(liang)變(bian)化(hua)更(geng)大(da)
，給(gei)水(shui)處(chu)理(li)廠(chang)更(geng)要(yao)考(kao)慮(lv)科(ke)學(xue)的(de)調(tiao)流(liu)降(jiang)耗(hao)的(de)措(cuo)施(shi)。流(liu)量(liang)的(de)千(qian)變(bian)萬(wan)化(hua)，影(ying)響(xiang)著(zhe)整(zheng)個(ge)處(chu)理(li)係(xi)統(tong)的(de)不(bu)斷(duan)變(bian)化(hua)，如(ru)絮(xu)凝(ning)沉(chen)澱(dian)
、各種過濾的處理程序，加氯、加氨、加藥的隨機變化，以及回流泵房等，都要采取各種先進監控技術來伺服變化。 shangshijibashiniandaizhongqi，woyuanchengdandebeijingshidijiushuichangshejizhongyichongfenrenshilezhegewenti。congzhenggegongyiliuchengdaobianpeidianshebeixuanxing，bushianzuigaorizuigaoshideliuliangheqiduiyingdeyaliweigongzuodianlaixuanshuibengheshuibengzuhe；而er是shi在zai滿man足zu最zui大da設she計ji水shui量liang的de基ji礎chu上shang，盡jin量liang使shi調tiao速su高gao效xiao特te性xing曲qu線xian接jie近jin係xi統tong的de特te性xing曲qu線xian，也ye就jiu是shi說shuo，盡jin量liang將jiang各ge種zhong調tiao速su泵beng組zu合he的de高gao效xiao區qu能neng套tao入ru出chu現xian機ji率lv最zui高gao的de工gong作zuo段duan或huo點dian上shang。調tiao速su水shui泵beng台tai數shu
，應ying在zai全quan年nian內nei運yun行xing工gong況kuang中zhong開kai泵beng出chu現xian次ci數shu最zui多duo的de台tai數shu為wei需xu要yao的de台tai數shu
，而er備bei用yong選xuan泵beng用yong定ding速su泵beng。北bei京jing第di九jiu水shui廠chang配pei水shui泵beng工gong作zuo特te性xing曲qu線xian圖tu如ru圖tu3。

   由電算可知，首期2台2500kW運轉的機率最大，其次為3taitongshiyunzhuan
，yaokaolvdeshigezhongtaishuzuhedexitongquxiandegaoxiaoqujunnengbaorugaorigaoshiliuliangdejichushangxiangyouxiafangyidong。youtukezhi，jiadaleedingliuliang
，danjiangdileedingyangcheng，shiduohepeishuibengzonghedegaoxiaozhongxinxianjieyuliang、三台水泵運轉時的係統特性曲線之間，二期後同時運轉需要4台2500kW的水泵機組，再考慮日變係數和時變係數的變化率，設計中規定，4台運轉泵均采用變頻調速裝置
，這樣運轉，最為經濟合理。當1台調速泵有故障時，可以3調1定(ding)運(yun)轉(zhuan)，其(qi)綜(zong)合(he)效(xiao)率(lv)降(jiang)低(di)一(yi)點(dian)，而(er)工(gong)作(zuo)揚(yang)程(cheng)還(hai)是(shi)很(hen)高(gao)。如(ru)果(guo)按(an)老(lao)套(tao)路(lu)設(she)計(ji)
，就(jiu)會(hui)選(xuan)更(geng)多(duo)的(de)水(shui)泵(beng)機(ji)組(zu)，為(wei)了(le)調(tiao)節(jie)水(shui)量(liang)，就(jiu)要(yao)選(xuan)各(ge)種(zhong)不(bu)同(tong)容(rong)量(liang)不(bu)同(tong)型(xing)號(hao)的(de)水(shui)泵(beng)機(ji)組(zu)，或(huo)者(zhe)隻(zhi)上(shang)1台調速裝置去試一試
；這樣一來
，水泵機組很多，泵房麵積很大，土建投資更大
；同時，管理維修難度加大，水錘現象無法避免，更談不上什麼供水係統優化調度了。現在北京水源九廠的送水泵房有了4套西門子的變頻調速裝置，第三期又上了2套羅賓康的電壓源型的變頻調速裝置。6台2500kW的調速水泵機組同時並聯運轉。日供水量為150萬m3/d，占了北京總供水量的2/3之多，其節能降耗的成果非常顯著。

   從上世紀80年代開始，水工業市場真正步入了變頻調速時代。如北京水源九廠、深圳梅林水廠
、深圳東湖泵站
、北京第八水廠、長春第二水廠，上海原水公司
，上海、廣州
、重慶、成都
、長春、武漢
、昆明
、石家莊、大慶油田、廈門、福州、東莞、天津、蘇州
、沈陽
、哈爾濱、西安自來水公司等幾百個大中小型水廠的配水泵房都選用了變頻調速裝置。水泵電機單機容量從200kW到3000kW
，采用了大容量的變頻調速裝置約2000台以上。200kW以下容量選用變頻調速裝置的就更多了。

　　2.3 創建科學的理想的虛擬的特性曲線至關重要

    一個有科學素質的水企業，對陳舊落後的工藝和設備要盡快革新
，供應鏈建立了
，計劃決策
，最上層的ERP係統和最底層的PCS的過程監控係統要同步建設，對變化了的市場要做到實時同步的快速響應；對一些沒有通信功能的老掉牙的監測儀器儀表、傳感器、變送器、、執行器、驅動器和電氣機械等一切現場設備要盡快數字化
，實現信息快速整合性
；對廠站級的控製設備
，要加強網絡建設
，使中間環節的MES的產品製造層具有快速實時同步響應能力；對水質或一些突然事件發生巨大變化時，係統對異常情況的對策要有同步應變的快速性。

   每建一個多台水泵並聯運行的泵站或改造一個大規模的綜合的給水排水係統
，都要選用“泵站節電節水的最高目標”等(deng)軟(ruan)件(jian)包(bao)，使(shi)整(zheng)個(ge)泵(beng)站(zhan)的(de)綜(zong)合(he)的(de)運(yun)轉(zhuan)特(te)性(xing)曲(qu)線(xian)

，由(you)一(yi)條(tiao)曲(qu)線(xian)擴(kuo)大(da)為(wei)一(yi)個(ge)工(gong)作(zuo)麵(mian)


，由(you)一(yi)個(ge)點(dian)變(bian)成(cheng)沿(yan)管(guan)阻(zu)特(te)性(xing)曲(qu)線(xian)的(de)一(yi)個(ge)線(xian)段(duan)，將(jiang)多(duo)台(tai)並(bing)聯(lian)運(yun)行(xing)的(de)調(tiao)速(su)泵(beng)組(zu)合(he)為(wei)一(yi)台(tai)等(deng)效(xiao)的(de)理(li)想(xiang)特(te)性(xing)曲(qu)線(xian)。從(cong)上(shang)麵(mian)二(er)個(ge)實(shi)例(li)可(ke)知(zhi)
，創(chuang)建(jian)理(li)想(xiang)的(de)綜(zong)合(he)等(deng)效(xiao)的(de)多(duo)台(tai)水(shui)泵(beng)並(bing)聯(lian)運(yun)轉(zhuan)的(de)虛(xu)擬(ni)的(de)特(te)性(xing)曲(qu)線(xian)是(shi)多(duo)麼(me)的(de)重(zhong)要(yao)
，見(jian)圖(tu)3。就jiu是shi說shuo，變bian頻pin調tiao速su，特te別bie是shi在zai小xiao流liu量liang的de最zui低di速su時shi，也ye能neng使shi泵beng站zhan始shi終zhong運yun行xing在zai高gao效xiao區qu域yu內nei
，真zhen正zheng平ping滑hua無wu級ji的de運yun轉zhuan在zai最zui優you化hua的de組zu合he上shang，保bao證zheng水shui處chu理li係xi統tong一yi直zhi運yun轉zhuan在zai最zui低di的de電dian耗hao、藥耗、水耗的目標上。

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　　3.選擇最佳的調速方式
  
   工程建完了，其水泵機組和管道就定了，如圖1、圖2、圖3所suo示shi。要yao改gai變bian總zong的de出chu水shui流liu量liang
，采cai用yong古gu老lao的de調tiao閥fa門men方fang法fa，是shi不bu可ke行xing的de，會hui產chan生sheng巨ju大da的de水shui錘chui
，會hui有you巨ju大da的de破po壞huai力li，故gu障zhang實shi例li屢lv見jian不bu鮮xian，北bei京jing某mou大da型xing取qu水shui廠chang采cai用yong閥fa門men調tiao試shi時shi，當dang時shi未wei投tou入ru變bian頻pin器qi
，巨ju大da的de水shui錘錘將jiang大da閥fa門men全quan部bu打da破po，造zao成cheng巨ju大da經jing濟ji損sun失shi！xuduozhuanjiaxuezheweizhizhenjing。caiyongyeliouheqi，diannengshijieshengyixie
，dandianhaohaishibuxiao，zuihaodebanfajiushicaiyongbianpinwujitiaosujishu，jiuhenjiejinlixiangdekongzhiquxian。dangranzaiyixietiaosufanweibuhendadeshuichang
，yekeyicaiyongruanqidongqishebei，youyidingfanweidetiaojie，jiandan

、實用、價jia格ge更geng便bian宜yi，但dan其qi節jie電dian效xiao果guo肯ken定ding不bu如ru變bian頻pin調tiao速su裝zhuang置zhi。應ying用yong於yu水shui泵beng類lei的de中zhong壓ya電dian機ji
，主zhu要yao為wei三san相xiang異yi步bu電dian動dong機ji，包bao括kuo鼠shu籠long型xing和he繞rao線xian型xing，高gao效xiao率lv的de調tiao速su方fang式shi有you兩liang種zhong
，即ji定ding子zi側ce變bian頻pin和he轉zhuan子zi側ce變bian頻pin。定ding子zi側ce變bian頻pin也ye叫jiao中zhong壓ya變bian頻pin，普pu遍bian應ying用yong鼠shu籠long型xing電dian動dong機ji，深shen受shou各ge行xing業ye客ke戶hu群qun的de需xu求qiu。許xu多duo性xing能neng更geng好hao、更geng適shi合he水shui泵beng機ji組zu調tiao速su的de高gao效xiao綠lv色se環huan保bao型xing中zhong壓ya變bian頻pin器qi可ke供gong我wo們men選xuan用yong。現xian在zai有you一yi種zhong轉zhuan子zi變bian頻pin調tiao速su裝zhuang置zhi
，因yin為wei轉zhuan子zi側ce電dian壓ya低di，所suo以yi技ji術shu複fu雜za度du降jiang低di、體積縮小了

、可靠性相對提高了、價格也適中。采用內反饋電動機的轉子變頻裝置，被控製電動機轉差功率直接回饋給電動機本身，增大了該電動機的出力 ,轉差功率不回饋入電網
，當然也不需要升壓變壓器。

   某水泥廠和某鋼廠分別選用廣東華拿公司280KW和450KW內反饋轉子變頻器在水泵和風機上應用 ，由2006年1月投運至今，運行良好，節電效果十分顯著，每年平均達到節電30%～50%。水工業各行業的節能降耗市場巨大，再舉各行業的幾個典型應用實例。

　　4.水工業各行業的幾個典型應用實例

　　4.1 變頻器在城市雨汙水排放泵站中的節能降耗改造項目中的廣泛應用

   沿江河兩岸的大中小型城市
，如上海
、南京、武漢、鎮江
、天津等城市，為了保護城池，把建設汙水排放工程放在非常重要的位置。

   前幾年，上海市某汙水排放泵站，采用了6台1000KW～1600KW變頻器
，電壓6KV。由(you)於(yu)無(wu)法(fa)預(yu)測(ce)汙(wu)水(shui)排(pai)量(liang)的(de)實(shi)際(ji)數(shu)值(zhi)，設(she)計(ji)專(zhuan)家(jia)們(men)，選(xuan)用(yong)了(le)同(tong)一(yi)容(rong)量(liang)和(he)型(xing)號(hao)的(de)多(duo)台(tai)水(shui)泵(beng)，選(xuan)中(zhong)美(mei)國(guo)羅(luo)賓(bin)康(kang)公(gong)司(si)的(de)中(zhong)壓(ya)電(dian)壓(ya)源(yuan)型(xing)變(bian)頻(pin)器(qi)。這(zhe)種(zhong)電(dian)壓(ya)源(yuan)型(xing)變(bian)頻(pin)器(qi)，功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)在(zai)0.95以上，效率高達97%，諧波電流總失真小於2%，采用低壓的IGBT器件
，可靠性高，技術成熟。模塊化設計，維護簡單，，園滿的解決了變化無常的汙水排量問題


，收到了很好的節電效果。

　　4.2變頻器在某水利係統泄洪閘門啟閉機節能降耗改造項目中的廣泛應用

   水利係統各類泄洪閘門啟閉機，絕大部分都是人工操作，效率低，可靠性差，危險性極大。項目改造中，采用了PLC可(ke)編(bian)程(cheng)控(kong)製(zhi)器(qi)和(he)變(bian)頻(pin)器(qi)，實(shi)現(xian)了(le)無(wu)人(ren)值(zhi)守(shou)的(de)泄(xie)洪(hong)閘(zha)門(men)啟(qi)閉(bi)機(ji)自(zi)動(dong)變(bian)速(su)控(kong)製(zhi)功(gong)能(neng)，節(jie)約(yue)了(le)大(da)量(liang)能(neng)源(yuan)，效(xiao)率(lv)提(ti)高(gao)了(le)，危(wei)險(xian)消(xiao)除(chu)了(le)
，安(an)全(quan)有(you)保(bao)障(zhang)了(le)。

   又如廣東水利係統某江邊排澇泵站
，安裝了4組斜式軸流水泵機組，每台500kw，電壓10kv
，要求泵站運行的響應速度要小於0.5S，畫麵實時數據刷新時間(從數據刷新後算起)≤1s，實現了優化調控及遠方遙測遙控功能，以及遠方滅磁檢測功能。大大地減輕了運行管理人員的勞動強度； 係統監測完善、安全可靠有效地避免事故的發生;減少設備損失費用； 係統實現與上一級聯網，實現數據共享。由於采用了變頻調速技術，節約了大量能源。

　　4.3變頻器在南水北調工程各輸水泵站工程中的大量選用
 
   北京市田村山水廠和石化供水取水泵站改擴建工程均為南水北調工程的最重要的配套項目

，6kv中zhong壓ya水shui泵beng機ji組zu均jun選xuan用yong西xi門men子zi電dian壓ya源yuan型xing的de高gao效xiao變bian頻pin器qi
，根gen據ju用yong戶hu的de實shi際ji需xu要yao，進jin行xing在zai線xian的de變bian速su監jian控kong。其qi他ta各ge輸shu水shui泵beng站zhan都dou選xuan用yong西xi門men子zi等deng公gong司si的de變bian頻pin器qi作zuo為wei節jie能neng降jiang耗hao的de主zhu要yao措cuo施shi。

　　4.4變頻器在汙水深度處理工藝中節能降耗的廣泛應用

   汙wu水shui深shen度du處chu理li工gong藝yi主zhu要yao是shi為wei汙wu水shui回hui用yong於yu工gong業ye等deng特te殊shu用yong途tu而er進jin行xing的de進jin一yi步bu處chu理li工gong藝yi，又you叫jiao中zhong水shui處chu理li或huo再zai生sheng水shui處chu理li。通tong常chang的de處chu理li工gong藝yi有you混hun凝ning沉chen澱dian、過濾、加藥加氯等，並設有出水泵站。 變頻裝置一般用在混凝沉澱池的刮泥機
、濾站的反衝洗水泵及鼓風機
、加氯加藥間的加藥泵、出水泵站的出水泵等 。離心濃縮具有濃縮速度快
、臭味小等特點，現在被越來越多的汙水廠采用
，主要設備有汙泥濃縮機
，加藥泵、進泥泵等。一般汙泥濃縮機及加藥泵均采用變頻調速裝置控製; lixintuoshuijiyibanjuncaiyongbianpintiaosuzhuangzhikongzhi，tuoshuijidekongzhicanshuxugenjujinninizhidebianhuajinxingtiaojie。lixintuoshuijidejinnibengyechangcaiyongbianpintiaosukongzhi.其它如加藥泵也需要隨時進行調節，一般也采用變頻調速裝置控製，

   北京市再生水廠成為北京市中水係統供水的一部分。在改造中，選用了北京市某公司生產的無電網汙染高壓大功率變頻器。 使用後節能效果明顯。

   又：奧運配套工程工程項目中的北京北小河汙水處理廠,日處理量達10萬立方米，泵站采用全套的西門子電氣、電機、變頻器和自動化控製設備及膜生物反應槽(MBR)，再生水用於奧運公園景觀水中。

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　　4.5變頻器在各工礦企業給排水及工業廢水處理節能降耗工程項目中的廣泛應用。

   地di處chu遠yuan離li城cheng市shi的de山shan區qu中zhong
，不bu能neng使shi用yong市shi政zheng的de自zi來lai水shui管guan網wang，自zi建jian一yi個ge小xiao型xing的de供gong水shui係xi統tong。為wei節jie能neng考kao慮lv，水shui處chu理li站zhan往wang高gao位wei水shui池chi送song水shui的de水shui泵beng用yong變bian頻pin器qi驅qu動dong
，高gao位wei水shui池chi的de水shui位wei信xin號hao也ye通tong過guo電dian纜lan送song到dao水shui處chu理li站zhan，與yu變bian頻pin器qi組zu成cheng一yi個ge水shui位wei閉bi環huan控kong製zhi係xi統tong，適shi當dang調tiao節jie水shui位wei閉bi環huan控kong製zhi係xi統tong的de給gei定ding，可ke有you不bu錯cuo的de節jie能neng效xiao果guo。通tong過guo在zai住zhu宅zhai區qu供gong水shui係xi統tong中zhong采cai用yong變bian頻pin調tiao速su恒heng壓ya供gong水shui技ji術shu，對dui原yuan有you的de供gong水shui設she施shi進jin行xing了le技ji術shu改gai造zao。投tou入ru運yun行xing一yi年nian來lai，節jie電dian率lv達da38.5％，節水率達20.5％，實現24h全天供水
，改善了水泵電機的機械特性，供水係統運行無衝擊、無水錘，平穩可靠。

　　4.6變頻器在大學城中水處理節能降耗項目中的廣泛應用。

   某(mou)大(da)學(xue)為(wei)了(le)節(jie)約(yue)用(yong)水(shui)，利(li)用(yong)本(ben)校(xiao)的(de)汙(wu)水(shui)進(jin)行(xing)再(zai)處(chu)理(li)，回(hui)收(shou)再(zai)利(li)用(yong)。為(wei)保(bao)證(zheng)中(zhong)水(shui)管(guan)網(wang)的(de)壓(ya)力(li)自(zi)動(dong)恒(heng)定(ding)，滿(man)足(zu)用(yong)戶(hu)的(de)需(xu)求(qiu)
，設(she)計(ji)了(le)全(quan)自(zi)動(dong)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)給(gei)水(shui)係(xi)統(tong)。在(zai)用(yong)戶(hu)設(she)定(ding)中(zhong)水(shui)管(guan)網(wang)壓(ya)力(li)後(hou)，係(xi)統(tong)根(gen)據(ju)設(she)定(ding)值(zhi)和(he)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)管(guan)網(wang)實(shi)際(ji)壓(ya)力(li)信(xin)號(hao)，自(zi)動(dong)調(tiao)整(zheng)加(jia)壓(ya)泵(beng)中(zhong)定(ding)量(liang)泵(beng)的(de)啟(qi)停(ting)和(he)變(bian)頻(pin)泵(beng)的(de)轉(zhuan)速(su)，在(zai)較(jiao)高(gao)的(de)精(jing)度(du)範(fan)圍(wei)內(nei)保(bao)證(zheng)管(guan)網(wang)的(de)壓(ya)力(li)恒(heng)定(ding)。無(wu)論(lun)用(yong)水(shui)高(gao)
、低峰均可在保證供水壓力的前提下最大限度的節省電能。同時，減少了由於無謂磨損、頻繁啟停等原因對水泵造成的損害

；防止了由於管網壓力過高造成跑、冒事故。

　　4.7 變頻器在汙水處理廠節能降耗改造項目中的廣泛應用。

   SBR反應池是一種間歇進水
、間歇出水、變容積、完全混合、靜置沉澱、厭氧－缺氧－好氧順序發生的循環活性汙泥反應器。SBR係(xi)統(tong)的(de)運(yun)行(xing)是(shi)周(zhou)期(qi)性(xing)的(de)循(xun)環(huan)操(cao)作(zuo)，操(cao)作(zuo)模(mo)式(shi)由(you)控(kong)製(zhi)軟(ruan)件(jian)選(xuan)擇(ze)指(zhi)定(ding)，運(yun)行(xing)方(fang)式(shi)的(de)調(tiao)整(zheng)通(tong)過(guo)調(tiao)整(zheng)軟(ruan)件(jian)的(de)基(ji)本(ben)參(can)數(shu)即(ji)可(ke)實(shi)現(xian)，具(ju)有(you)高(gao)度(du)的(de)可(ke)控(kong)性(xing)和(he)靈(ling)活(huo)性(xing)。針(zhen)對(dui)SBR工藝設計的這種曝氣係統，采用變頻調速器調節羅茨鼓風機風量，取消了節流裝置, 使(shi)進(jin)入(ru)曝(pu)氣(qi)池(chi)的(de)空(kong)氣(qi)壓(ya)力(li)及(ji)流(liu)速(su)穩(wen)定(ding)
，在(zai)使(shi)用(yong)上(shang)也(ye)可(ke)以(yi)達(da)到(dao)十(shi)分(fen)理(li)想(xiang)的(de)效(xiao)果(guo)
，避(bi)免(mian)了(le)使(shi)用(yong)空(kong)氣(qi)調(tiao)節(jie)閥(fa)帶(dai)來(lai)的(de)調(tiao)解(jie)範(fan)圍(wei)線(xian)性(xing)度(du)較(jiao)窄(zhai)的(de)弊(bi)端(duan)，以(yi)及(ji)在(zai)空(kong)氣(qi)調(tiao)節(jie)閥(fa)上(shang)的(de)能(neng)量(liang)損(sun)失(shi)。風(feng)機(ji)采(cai)用(yong)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)可(ke)方(fang)便(bian)地(di)從(cong)低(di)速(su)啟(qi)動(dong)，啟(qi)動(dong)平(ping)穩(wen)
，啟(qi)動(dong)電(dian)流(liu)小(xiao)。 對風機來說降低轉速的同時
，噪音大幅度降低。

　　4.8變頻器在各種大中小型電廠給水排水設備節能降耗的改造項目中的廣泛應用

   重慶合川雙槐電廠（2×300MW）工程
，水源取至渠江，該江水位變化較大
，枯水期與洪水期的水位變幅達30米mi左zuo右you。取qu水shui口kou水shui壓ya因yin水shui位wei落luo差cha的de變bian化hua也ye隨sui之zhi發fa生sheng較jiao大da改gai變bian，取qu水shui量liang也ye相xiang應ying發fa生sheng變bian化hua。為wei了le保bao證zheng取qu水shui管guan道dao的de流liu量liang處chu在zai一yi個ge比bi較jiao穩wen定ding的de範fan圍wei值zhi內nei，取qu水shui泵beng則ze需xu隨sui著zhe取qu水shui口kou水shui位wei的de變bian化hua頻pin繁fan起qi停ting

，造zao成cheng取qu水shui管guan道dao壓ya力li變bian化hua較jiao大da，而er且qie電dian機ji運yun行xing效xiao率lv極ji低di。取qu水shui口kou水shui位wei越yue高gao，管guan道dao壓ya力li就jiu越yue高gao，調tiao節jie閥fa門men開kai度du越yue小xiao，電dian能neng損sun失shi就jiu越yue嚴yan重zhong。為wei了le降jiang低di取qu水shui泵beng的de單dan耗hao，節jie約yue運yun行xing成cheng本ben
，某mou院yuan對dui2台江邊取水泵（功率400kW，電壓等級6kV）采用高壓變頻調節控製，選用東方日立公司的DHVECTOL－DI00500/06B變頻器產品。

   負荷率按比值0.752計算，扣除變頻器的耗電量4％P（變頻器功率），每台電機年運行小時數按5500小時考慮，單台電機運行一年可節約的電量為：519411.2kW.h，電費按0.50元/ kW.h計算，每台泵一年節約電費為259705.6元
，一年可節約運行成本26萬元。采用變頻調速後，起動實現了軟起動，運行十分平穩;消除了對電網和機械設備的衝擊效應
；降低了設備維護保養費用；降低了噪音
；延長了設備的使用壽命

；提高了係統運行質量；具有良好的社會和經濟效益。

　　4.9 變頻器在水利行業大型泵站節能降耗改造項目中的廣泛運用

   全國的水利行業大型泵站有383處，2663座

，共16360台水泵機組
，合計448。88萬KW。納入“十一五”改造的大型泵站共計318處，1514座，10649台機組
，共計375。69萬KW。全quan國guo水shui利li行xing業ye為wei了le提ti高gao效xiao益yi，除chu了le選xuan用yong高gao效xiao的de優you質zhi泵beng和he閥fa門men之zhi外wai，采cai用yong高gao效xiao的de調tiao速su裝zhuang置zhi是shi當dang務wu之zhi急ji。采cai用yong雙shuang速su電dian機ji，運yun行xing可ke靠kao
，設she備bei造zao價jia高gao;采用液力耦合器, 低速時效率很低,調速範圍小,節能有限;采用變頻調速,可以平滑的無級調速,運行可靠,節能降耗效果最高21世紀是IT技術、數字技術、網絡技術的時代,大型的水利泵站改造,起點要高,要抓住這個大好時機,盡快提升泵站技術的裝配水平,提高泵站的競爭力。西門子公司和ABB等公司的變頻調速裝置,已經成功的運用在國內外許多大型的排灌泵站或流域調水工程之中,節省了大量能源,優化了工藝運轉條件。各網站雜誌媒體有大量報導，有很好的節能降耗作用，這裏不再重複。

　　4.10變頻器在居民區生活消防節能降耗改造項目的廣泛運用。

   某居民區變頻調速供水係統由電器控製櫃(內有變頻器
、PID或PLC控製器、電器控製係統製麵板等)、水泵電機

、各種閥門
、儀表
、壓力傳感器和水位傳感器、流量開關等組成。根據供水係統需要在控製器上(微型工控計算機)bianchengshedinggongshuicanshu
，zidongkongzhibianpinqishidianjiruanqidong，zaiyunxingguochengzhong，anzhuangzaishuibengchukouchudeyalichuanganqizejianceguanwangzhongdeshunshiyalixinhaochuansongdaokongzhiqi
，jingweijifenxiyunsuanhoukongzhibianpinqi，shibianpinqigaibiangongzuopinlvkongzhishuibengdianjidezhuansu，dadaozidongwenyahetiaojiegongshuiliuliang。zaixitongshejishi，anyonghuzuidaxushuiliang(小時計)多少來選用水泵機組的大小，來滿足生活、消防、供熱 、灌溉等用途的供應要求。

　　4.11變頻器在大學城汙水回收節能降耗改造項目中的廣泛運用。

   石家莊鐵道學院在2002年,校園汙水管網改造工程，工程采用SBR工藝處理洗浴廢水並回用於衝洗廁所，日處理量可達306噸。變量泵選用ABB400係列變頻器
，由用戶管網的壓力信號（4-20mA）分別送至變頻器控製單元和PLC，與給定信號比較後經PID運算產生調節信號送至變頻器，控製變頻器的輸出頻率
，從而調節水泵轉速。 采用變頻調速供水 與yu原yuan來lai氣qi壓ya罐guan給gei水shui方fang式shi的de恒heng速su泵beng運yun行xing方fang式shi相xiang比bi，明ming顯xian節jie省sheng電dian能neng，采cai用yong變bian頻pin器qi而er增zeng加jia的de投tou入ru在zai運yun行xing後hou一yi年nian至zhi一yi年nian半ban即ji可ke收shou回hui。實shi現xian了le對dui係xi統tong設she備bei的de實shi時shi監jian控kong以yi及ji工gong藝yi的de自zi動dong運yun行xing，保bao證zheng了le運yun行xing狀zhuang態tai最zui優you，節jie約yue了le能neng耗hao和he人ren力li，提ti高gao了le整zheng個ge係xi統tong的de技ji術shu水shui平ping。占zhan地di麵mian積ji小xiao
、安裝快
、投資省;無人值守、可靠性高
；變頻調速水泵的啟動為軟啟動，減少了對水泵及管網的衝擊， 有效延長泵組的使用壽命。

　　4.12變頻器在辦公樓群空調係統節能降耗改造項目中的廣泛運用。

   某公司樓群有3台循環水冷卻塔風機
，在改造中，采用變頻器對各冷卻塔風機進行變頻調速, 各生產裝置返回的循環熱水用泵輸送到這些塔內, 促進熱水與空氣進行熱交換,使循環水冷卻
，從而獲得各生產裝置所需循環水溫度≤32℃的冷水。當環境溫度升高時,啟動冷卻塔內的軸流風機實行強製通風,加快冷卻塔的熱交換。用實測數字進行節能計算, 獲得了顯著的經濟效益。恒壓供水技術是一種創新與發展,充分利用了FUJI ELECTRIC 優質產品變頻器 ，無需溫控表
，PLC和控製器，功能完善
，性能穩定可靠
，受到廣大業主的充分肯定及推崇。

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　　5.實時工業以太網是現場控製網絡的最佳選擇

   變bian頻pin調tiao控kong係xi統tong包bao含han多duo學xue科ke的de技ji術shu領ling域yu，是shi一yi個ge快kuai速su監jian控kong的de係xi統tong
，需xu要yao存cun儲chu和he處chu理li大da量liang的de多duo種zhong數shu據ju
，並bing在zai網wang絡luo上shang要yao快kuai速su實shi時shi的de處chu理li和he傳chuan遞di。水shui泵beng機ji組zu配pei套tao的de變bian頻pin器qi是shi一yi個ge執zhi行xing器qi
， 變bian頻pin器qi就jiu工gong作zuo在zai工gong藝yi流liu程cheng非fei常chang複fu雜za，工gong作zuo環huan境jing不bu好hao
，要yao不bu斷duan接jie受shou指zhi令ling變bian速su運yun行xing，長chang時shi間jian運yun轉zhuan的de工gong況kuang中zhong。泵beng站zhan和he淨jing化hua處chu理li廠chang相xiang距ju遙yao遠yuan
，加jia上shang無wu人ren值zhi守shou，長chang期qi高gao負fu荷he運yun轉zhuan

，出chu現xian故gu障zhang的de機ji率lv就jiu很hen高gao。變bian頻pin器qi必bi須xu數shu字zi化hua
、智能化

、網絡化和安全化，才能在網絡上進行快速的穩定工作、診斷和維修。

   水流程工業越來越複雜。對一個大的水處理工程

，過去的DCS係統

、現場總線
、PC、OPC和以太網技術,隻要被鑲嵌在傳統的係統結構中去
，也隻能對係統作些邊緣性的提高，所有現場設備

、控kong製zhi器qi還hai是shi孤gu島dao獨du立li地di控kong製zhi，隻zhi管guan束shu獨du立li的de數shu據ju。目mu前qian世shi界jie流liu行xing的de六liu種zhong實shi時shi工gong業ye以yi太tai網wang技ji術shu，打da破po了le過guo去qu傳chuan統tong的de係xi統tong結jie構gou的de堅jian冰bing
，為wei真zhen正zheng科ke學xue的de信xin息xi控kong製zhi係xi統tong奠dian定ding了le堅jian實shi的de技ji術shu基ji礎chu。目mu前qian流liu行xing的de實shi時shi工gong業ye以yi太tai網wang：PROFINET、 EtherCAT、Ethernet
、Powerlink、EPA、MODBUS-IDA和Etherner/IP等。PROFINET應用最廣，占世界第一位，支持廠商最多。

   流程企業希望有這樣的實時工業以太網：對整個監控係統來講
，要有一個大家共同遵守的標準化編程語言係統軟件設計平台；在一個實時工業以太網開發平台上，隻需要一個公共的變量定義和一個存放所有數據參數的實時數據庫，這個統一的實時數據庫是MESdehexinshebei，zhiyougongnengqiangdadeshishishujuku，cainengzaixianshishicaijiliuchengguochengzhongdeshishishuju

，cainengjinxingtongyidecunchuyuguanli，cainengjinxingyunsuanfenxihechuli，cainengzaixiantigongkaifangdeercikaifadeshujuxinxiziliao，cainengzaixiantigongERP和PCS係統中需要的準確數據
，使決策部門根據供應鏈采集到的電子商務行情，及時修改生產計劃，通過MES係統將信息垂直又快速的傳達到最底層的PCS生產執行係統，真正提高生產效率
，大大加快企業的應變能力，也就大大加強了企業的競爭力,這種實時工業以太網的標準軟件編程技術
，能同時開發多主站和多終端的所有設備，也能同時調試和安裝眾多的機械設備；它應該是DCS、FCS、IPC、CNC
、GIS

、OAS、PLC、MC
、無線傳感器網絡、SCADA係統的統一編程標準，都遵守TCP/IP通訊協議，同時能橫向傳輸所有從站之間的海量實時數據信息
；這種開放的模塊式結構應麵向所有工業的現場應用開放；從各個現場的光、機
、電

、氣、儀(yi)等(deng)一(yi)切(qie)設(she)備(bei)到(dao)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)全(quan)部(bu)設(she)備(bei)都(dou)能(neng)無(wu)縫(feng)聯(lian)接(jie)並(bing)能(neng)在(zai)網(wang)絡(luo)中(zhong)統(tong)一(yi)調(tiao)度(du)。用(yong)戶(hu)是(shi)上(shang)帝(di)，希(xi)望(wang)廣(guang)大(da)實(shi)時(shi)工(gong)業(ye)以(yi)太(tai)網(wang)的(de)廠(chang)商(shang)，盡(jin)快(kuai)研(yan)究(jiu)出(chu)具(ju)有(you)上(shang)述(shu)要(yao)求(qiu)的(de)更(geng)簡(jian)單(dan)實(shi)用(yong)的(de)新(xin)平(ping)台(tai)。

　　6 必須創建信息控製一體化的綜合自動化監控係統。

   開放，就意味著在網絡上能互連
、互通、共享和互操作。綜合自動化集成架構、就是將工程中工藝、機械

、電氣、儀器儀表測控係統等現場設備、監控組態軟件

、通信網絡
、計劃管理、生產製造執行、商務供應鏈、財務人事、領導決策等內聯網進行同步設計,做到有機的整合集成，謀求實現最佳經濟效益。什麼是信息控製一體化的綜合自動化的集成？著名的美國谘詢集團ARC的描述比較準確：從全局的觀念對整個工廠的流程所牽涉的各個環節
，通過單一而又統一的平台來進行工程設計和組態
、可視化、控製
、生產管理和調度、資產設備管理
；具有良好的可擴展能力、可滿足小規模的單元控製、中規模的區域控製和大規模的全廠控製的各種要求
；它在公共的工程環境、統一的通信框架、建立在工業標準的基礎上等幾個關鍵特征。這就是ARC提出的協同過程自動化係統CPAS（collaborative process Automation System）。其示意圖見圖4。一個好的綜合自動化係統是節能降耗的根本保證。

   在設備層和現場控製層隻有PAC可編輯自動控製器，才能滿足大型水廠的現代智能控製的要求
，PAC綜合了PLC和IPC的諸多優點，還可以集成PLC、FCS、DCS等功能，是一個完全數字化的功能強大的開放的可編程自動控製器，PAC可以激活PLC
、IPC、FCS係統的孤島現象
，現場像變頻器一樣的所有執行器、儀器儀表、傳感器及所有電氣設備都有網絡接口，都要遵守TCP/IP通訊協議
，才能在網絡中縱橫的無距離的高速的傳遞和處理各種信息

，做到沒有誤差
、快速適應；工程師們才能在網絡上輕鬆自由的高精度的進行頻率設定，準確的進行故障診斷，可在線的監控和維修變頻器軟硬件及電氣、儀器儀表等設備。

   “網絡就是控製器”。我們搞綜合自動化係統的專家們認為，唯一正確的途徑是創建新型的“信息控製一體化”的科學的綜合自動化係統。實現“信息控製一體化”的關鍵是：抓住信息化的核心技術不放，各種數據
、圖象、聲頻、視頻、文本、報表能暢通無阻

，達到無距離無時限的垂直上下和橫平左右的安全高效快速的訪問
；從本企業的實際情況出發，站在建設“數字工廠”的高點上思考問題，做好企業係統的ERP/MES/PCS三個係統基礎的科學配置，特別是選好功能強大的實時數據庫、監控組態軟件和先進控製軟件；各車間現場采用PAC可編程自動化控製器（也可選用新型的PLCopen設備）；光、機、電、氣、儀等一切現場設備做到全數字化
、智能化
、多功能化、網絡化、虛擬化
，（采用嵌入式技術將網絡功能植入到舊設備中去、使它們具有網絡功能）；現場監控網絡采用全開放的實時工業以太網；共同采用TCP/IP通訊協議（対加氯、加藥、預估、氧曝、調速等響應時間要求毫秒級、抖動誤差小於1微秒的、可采用等時同步實時“IRT”等技術來滿足某些高精確度控製的要求）；這個科學的實用的現代化的水工業綜合自動化係統 ，就是“(INTERNET+WLAN)＋(RTE+WPAN)＋TCP/IP協議+PAC”的集成體,見圖5。

   各專家
、同仁學者
，我們必須加強變頻器在實踐應用中的技術研究，對實踐中出現的技術難題
，更要共同攻關和協力研究
，巧妙運用虛似技術
、嵌入式技術
、網絡技術、weichuliqijishuhexiandaihuazhinengkongzhililunquyanfaxinxingdelvsehuanbaoxingdegaoduandechengbendiliandebianpinqi，shikehuyougengduotiaoxuandeyudi。judadeshijiankehuqunheguoneiwaidebianpinqizhizaoshang，doubixushuli“創新是硬道理”的“科學發展觀”，用信息化帶動自動化
，將變頻調速節能降耗的基本國策落實到實處。