变频技术在变水位取水泵站的节能应用研究

【摘要】：在一些取水工程中，取水水源水位会随季节有较大波动，或在一段降雨丰沛时间内水位上升幅度较大。泵站往往以最不利工况作为设计依据，泵站常年中运行在最不利工况下的时间很少，水泵机组多余的输出功率浪费在阀门上。为提高泵站的能源利用率，同时也为了提高机组的使用寿命，宜使用变频调速运行的方式。所以需要深入研究水泵机组变频调速运行的特性，及在水源水位较大波动的情况下的系统运行特点，采取适当的控制方式。 本文研究了取水水泵的基本特性及变频调速运行下的特性，运用数学拟合的方法，对水泵的基本特性曲线进行了拟合；并推导了变速运行下的特性曲线方程，对其等效率曲线、高效区间进行了分析。研究了电机效率和变频器效率随调速比的变化规律及对水泵机组总能耗的影响。 由于实际应用中一般需要多台水泵并联工作，所以本文推导了多台水泵并联同步调速运行的性能曲线方程，对其运行特性进行了分析。建立了理论节能率计算数学模型；并引入了变频器效率和电机效率，建立了综合节能率计算模型。并结合工程案例，对泵站变频调速运行的理论节能率和综合节能率进行了计算分析。 取水工程的实际情况千差万别，水源水位变幅有小有大，水位变幅较小的泵站使用变频调速运行未必节能。故本文就节能运行的条件进行了探讨，并给出了判定公式。最后根据节能运行的要求，提出了由水位变化幅度决定是否变频调速运行的节能控制方式，并给出了控制策略。 【关键词】：取水泵站 水位变化 节能率 控制策略
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU991.1;TV675
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 研究的目的和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 变频水泵的特性研究11-13
• 1.2.2 水泵站的优化运行13-14
• 1.2.3 水泵变频调速的控制方法14-15
• 1.3 本文的主要研究内容15-17
• 第2章 取水泵变频调速特性分析17-33
• 2.1 取水泵工作特点及特性曲线分析17-19
• 2.2 取水泵的变频调速原理与节能原理19-20
• 2.2.1 水泵变频调速原理19
• 2.2.2 取水泵变频调速运行的节能原理19-20
• 2.3 取水水泵变频调速的基本特性研究20-26
• 2.3.1 变频水泵的性能曲线方程20-22
• 2.3.2 取水水泵变频调速的等效率曲线22-23
• 2.3.3 取水水泵变频调速的高效区间23-25
• 2.3.4 取水水泵调速运行时最高效率点变化趋势25-26
• 2.4 变频调速取水水泵的能耗分析26-31
• 2.4.1 水泵并联定速运行的性能曲线方程27-29
• 2.4.2 同型号水泵并联同步调速运行的性能曲线方程29-31
• 2.5 同型号取水水泵并联运行的特性分析31-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第3章 水位变化水泵调速节能运行数学模型的建立33-50
• 3.1 单台水泵调速节能运行数学模型的建立33-40
• 3.1.1 节能率计算模型的建立33-36
• 3.1.2 约束条件36
• 3.1.3 单台水泵调速节能运行数学模型的建立36-37
• 3.1.4 数学模型求解的逻辑图37-38
• 3.1.5 单台水泵调速节能运行数学模型的案例分析38-40
• 3.2 多台同型号水泵并联同步调速节能运行数学模型的建立40-47
• 3.2.1 节能率计算模型的建立40-41
• 3.2.2 约束条件41-42
• 3.2.3 多台水泵调速节能运行数学模型的建立42-43
• 3.2.4 数学模型求解的逻辑图43
• 3.2.5 多台水泵并联同步调速节能运行案例分析43-47
• 3.3 水泵调速节能运行的综合节能率计算的数学模型47-49
• 3.3.1 系统综合效率分析47-48
• 3.3.2 考虑综合效率的数学模型48-49
• 3.3.3 考虑综合效率的案例分析49
• 3.4 本章小结49-50
• 第4章 节能运行数学模型的适用性分析50-57
• 4.1 取水系统运行能耗分析50-51
• 4.1.1 常规运行能耗分析50
• 4.1.2 变频调速运行能耗分析50-51
• 4.2 变频调速运行数学模型的适用性分析51-56
• 4.2.1 变频调速运行数学模型的适用性分析判定公式51-52
• 4.2.2 水位变化时节能运行模型适用性分析52-56
• 4.3 本章小结56-57
• 第5章 取水泵站节能运行的控制策略57-65
• 5.1 控制策略57-64
• 5.1.1 变频调速技术在取水系统控制系统中的特点57-58
• 5.1.2 控制系统水位信号的作用58-59
• 5.1.3 取水控制系统的组成及工作方式59-61
• 5.1.4 取水控制系统主要功能61-62
• 5.1.5 取水系统控制策略62-64
• 5.2 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-71
• 致谢71

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