揚州第四水廠變頻調速節電項目改造工程是與泵房改造相結合進行實施的。為確保該工程的順利完成。從2002年初就進行了市場調研和考察。根據四水廠改造前的實際情況(5臺機組,4用1備),對部份機組進行變頻調速節能改造,使四水廠的供水能力能滿足2005年的供水的峰谷期的變化需求。改造前后四水廠的二泵房機泵設備對照表如表1所示。
在揚州四水廠變頻器改造項目的調研、考察、招投標的期間,從變頻器的主電路的拓樸結構、裝置的可靠性、控制方式、控制精度、效率、諧波、性價比及供水行業的使用效果等因素方面綜合考慮,最終選擇了羅克韋爾公司的PowerFlex7000變頻器。其變頻器室的土建工程按照安裝3臺套6kV電壓等級,功率為630kW的變頻器進行建設,全部工程于2005年5月底進行調試并投入試生產。
在變頻器的控制方面采用就地和遠程控制兩種方式,應用羅克韋爾公司的MicroLogix500型PLC控制系統,設置了工作日與節假日不相同的,每天分24個時間段的壓力數據表,并可實時在線修改其數據,實現了變頻器開停、出水閥門的開關、壓力調整等操作,同時還具有頻率實時顯示、曲線跟蹤以及報警功能。使其運行控制實現了閉環、全自動化的分時段恒壓供水的目標。
改造效果
該工程自2005年5月底進行調試并投入生產以來,運行情況良好,并具有一定的節能效果。
微觀經濟效益
(1)根據泵的出口壓力量測
目前機組的實際運行情況是將泵的出口壓力從原先的基本維持在0.45Mpa,由變頻器根據設定的數據表自動調整為0.38Mpa~0.45Mpa,忽略變頻調整后的短時間0.45Mpa壓力值,設泵的出口壓力由0.45Mpa調整為0.38Mpa,近似計算如下:
水泵的流量與轉速成正比關系:Q1/Q2=n1/n2
水泵的壓力與轉速的平方成正比:N1/N2=(n1/n2)2
軸功率與轉速的3次方成正比:P1/P2=(n1/n2)3
0.38Mpa/0.45Mpa=(n1/n2)2
n1/n2=0.919
P1/P2=(n1/n2)3=0.776=77.6%
由計算可知,電機消耗的功率為原來的77.6%,節能22.4%。
(2)由實際功耗測量節電效果
某季的單臺630kW變頻機組的實際功耗的日平均測試數如表2所示。
由表2的測試數據得:單臺日節電量為2780kW·h,年節電量為2780×341=94.8萬kW·h(全年以341天計算,扣除每月2天保養維護時間),考慮到變頻器的效率為97.6%,則年實際節電量為92.5萬kW·h,節約資金92.5×0.473=43.75萬元。
宏觀經濟效益
(1)安全性
自該工程投運幾年來,由于采用了恒壓供水,從未發生過一起供水管網的主干管爆管事故,有效地保證了城市供水的安全,取得了較好的社會效益和經濟效益,對維護城市的安定、和諧發揮了重要作用。
(2)政府獎勵
由于該工程為揚州地區第一臺6kV電壓等級的大功率變頻器項目,對本地區的各行業的高壓變頻器節能改造起到了示范作用。另一方面,由于該項目的成功實施,適應了電力需求側負荷的調節要求,得到市政府和省政府能源主管部門的好評,并獲得了江蘇省節能項目獎。