扬州第四水厂变频调速节电项目改造工程是与泵房改造相结合进行实施的。为确保该工程的顺利完成。从2002年初就进行了市场调研和考察。根据四水厂改造前的实际情况(5台机组,4用1备),对部份机组进行变频调速节能改造,使四水厂的供水能力能满足2005年的供水的峰谷期的变化需求。改造前后四水厂的二泵房机泵设备对照表如表1所示。
在扬州四水厂变频器改造项目的调研、考察、招投标的期间,从变频器的主电路的拓朴结构、装置的可靠性、控制方式、控制精度、效率、谐波、性价比及供水行业的使用效果等因素方面综合考虑,最终选择了罗克韦尔公司的PowerFlex7000变频器。其变频器室的土建工程按照安装3台套6kV电压等级,功率为630kW的变频器进行建设,全部工程于2005年5月底进行调试并投入试生产。
在变频器的控制方面采用就地和远程控制两种方式,应用罗克韦尔公司的MicroLogix500型PLC控制系统,设置了工作日与节假日不相同的,每天分24个时间段的压力数据表,并可实时在线修改其数据,实现了变频器开停、出水阀门的开关、压力调整等操作,同时还具有频率实时显示、曲线跟踪以及报警功能。使其运行控制实现了闭环、全自动化的分时段恒压供水的目标。
改造效果
该工程自2005年5月底进行调试并投入生产以来,运行情况良好,并具有一定的节能效果。
微观经济效益
(1)根据泵的出口压力量测
目前机组的实际运行情况是将泵的出口压力从原先的基本维持在0.45Mpa,由变频器根据设定的数据表自动调整为0.38Mpa~0.45Mpa,忽略变频调整后的短时间0.45Mpa压力值,设泵的出口压力由0.45Mpa调整为0.38Mpa,近似计算如下:
水泵的流量与转速成正比关系:Q1/Q2=n1/n2
水泵的压力与转速的平方成正比:N1/N2=(n1/n2)2
轴功率与转速的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%
由计算可知,电机消耗的功率为原来的77.6%,节能22.4%。
(2)由实际功耗测量节电效果
某季的单台630kW变频机组的实际功耗的日平均测试数如表2所示。
由表2的测试数据得:单台日节电量为2780kW·h,年节电量为2780×341=94.8万kW·h(全年以341天计算,扣除每月2天保养维护时间),考虑到变频器的效率为97.6%,则年实际节电量为92.5万kW·h,节约资金92.5×0.473=43.75万元。
宏观经济效益
(1)安全性
自该工程投运几年来,由于采用了恒压供水,从未发生过一起供水管网的主干管爆管事故,有效地保证了城市供水的安全,取得了较好的社会效益和经济效益,对维护城市的安定、和谐发挥了重要作用。
(2)政府奖励
由于该工程为扬州地区第一台6kV电压等级的大功率变频器项目,对本地区的各行业的高压变频器节能改造起到了示范作用。另一方面,由于该项目的成功实施,适应了电力需求侧负荷的调节要求,得到市政府和省政府能源主管部门的好评,并获得了江苏省节能项目奖。