1、前言
　　
大慶石油管理局供水公司每年耗電費(fèi)用約占供水總成本費(fèi)的30左右，而其中輸配水環(huán)節(jié)的電費(fèi)約占總電費(fèi)的70左右，因此，如何調(diào)整好外輸泵的日常運(yùn)行，使輸配水噸水電耗保持在一個(gè)較經(jīng)濟(jì)合理的范圍內(nèi)，是節(jié)能工作的重點(diǎn)。我們始終積極探索，認(rèn)真研究，采取有效措施來解決這個(gè)問題。
　　
2、問題的提出
　　
公司龍虎泡取水廠位于龍虎泡北岸，日取水能力為50萬立方米/日。當(dāng)初設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到中長期規(guī)劃和最不利水量、水位情況，選擇了兩種機(jī)組泵型，一種為電機(jī)1400KW/10KV，取水泵900HR（H62米，Q6360立方米/小時(shí)），另一種為電機(jī)900KW/10KW，取水泵700HR（H62米，Q3900立方米/小時(shí)）。取水廠的二級泵站——中引水廠的一、二期工程設(shè)計(jì)供水量為50萬立方米/日。由于油田限產(chǎn)，外網(wǎng)用水量逐年下降，目前取水廠實(shí)際輸水量只有25-30萬立方米/日，泵的總流量Q僅為10400-12500萬立方米/小時(shí)，輸水管線水頭損18—20米，而泵的銘牌揚(yáng)程為62米，若要泵壓降到與管網(wǎng)阻力相當(dāng)，則機(jī)泵就會超負(fù)荷運(yùn)行。因此，取水廠只能靠調(diào)整出口閘門來控制泵壓，使水泵能在高效區(qū)運(yùn)行。如此運(yùn)行不僅增大了閘門的水頭損失，浪費(fèi)了大量電能，而且如果閘門節(jié)流調(diào)整不適當(dāng)，機(jī)泵就很容易偏離高效段或超載運(yùn)行，導(dǎo)致機(jī)泵的故障率增高，縮短了機(jī)組的使用壽命，近兩年機(jī)泵已經(jīng)累計(jì)維修10余次，消耗維修費(fèi)100余萬元。中引水廠是公司生產(chǎn)大戶，對能否確保油田用水起著舉足輕重的作用，因此，龍虎泡取水廠輸水泵的技術(shù)改造勢在必行。
　　
3、變頻改造方案的初步計(jì)算和論證
　　
一般情況下，泵都在額定工作條件下，按最佳工作條件設(shè)計(jì)操作。如圖1所示為泵的典型的工作曲線，AB是泵的性能曲線，與額定系統(tǒng)壓力曲線OB相匹配，在B點(diǎn)可以得到額定壓力下的額定流量，在該點(diǎn)泵有最高的效率，關(guān)閉閥門可控制流量，當(dāng)流量減小時(shí)，泵分別工作在P、Q、R、S點(diǎn)，此時(shí)泵需要在很高的壓差下工作，因此泵的的能量輸出比實(shí)際系統(tǒng)需要多得多，多余的能量在閥上表現(xiàn)為熱量損耗，并被液體流動時(shí)帶走。用泵的輸出能量除以泵的效率，可以求得對泵的總輸入能量。調(diào)節(jié)泵出口閥開度來減小流量，能量損失相當(dāng)大。

　　
利用變頻器調(diào)速，可使電動機(jī)驅(qū)動泵變速運(yùn)行，泵的特性曲線與系統(tǒng)在任何流量下的需要相匹配，流量與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，產(chǎn)生的壓差與轉(zhuǎn)速度的平方成正比，如圖2所示，無級變頻調(diào)速后可得到AB—CD無數(shù)條水泵特性曲線，管路特性曲線與ABDC形成的陰影帶任何一個(gè)交點(diǎn)，都可作為工況點(diǎn)與外網(wǎng)水量變化相適應(yīng)，在較小的揚(yáng)程下達(dá)到P、Q、R、S點(diǎn)所對應(yīng)的流量，而且只損失很少的能量，其節(jié)能效果相當(dāng)可觀。
　　
對于同一臺葉片式水泵有如下規(guī)律：

Q1/Q2=n1/n2H1/H2=（n1/n2）2N1/N2=（n1/n2）3
龍虎泡取水廠1#、3#、6#泵均為進(jìn)口大泵，其電機(jī)轉(zhuǎn)速分別為748r/m，745r/m，750r/m。
如果3#泵調(diào)速到500r/m，則其流量、揚(yáng)程及功率參數(shù)如下：
Q原/Q變=n原/n變=748/500=1.496
Q變=4251.3立方米/小時(shí)
H原/H變=（n原/n變）2=1.4962
H變=28.59米
N原/N變=（n原/n變）3=1.4963
N變=412.2千瓦
　　
如果調(diào)速到550r/m，則Q=4663立方米/小時(shí)，H=34米，N=547千瓦，調(diào)速后泵參數(shù)基本適合目前工況。當(dāng)然，以上計(jì)算是在假定系統(tǒng)的管路特性曲線不變的情況下進(jìn)行的，安裝變頻調(diào)速設(shè)備后，泵出口閥門可以全部打開，系統(tǒng)的管路特性曲線將向外偏移，那么調(diào)速后的泵運(yùn)行參數(shù)更有可能滿足實(shí)際工況的要求，因此，可確定此方案為可取。
　　
4、變頻調(diào)速方案的節(jié)能估算
　　
水泵的耗能計(jì)算公式為：P=（K×H×Q）/ηK:為裕度系數(shù)η：效率
　　
假設(shè)水泵的實(shí)際壓力由目前的5.8公斤調(diào)速降至2.5公斤，且流量不變，則P25/P58=25/58＝43％，即功率消耗理論上比原來減少1－43％＝57％。按電費(fèi)0.41元/度，電機(jī)效率為0.95，運(yùn)行330天/年，則原來年耗電電費(fèi)為（1400KW×24×330×0.41）/0.95＝478萬元。
　　
變頻調(diào)速降至2.5公斤后，年耗電電費(fèi)為：478×43％＝205.54萬元，年節(jié)省電費(fèi)為478－205.54＝272.5萬元。初步看來節(jié)能效果相當(dāng)可觀。
　　
5、方案確定
　　
考慮到中引一泵的實(shí)際條件，經(jīng)過認(rèn)真計(jì)算，論證，多方面考察，眾多廠家的比較，我們決定安裝北京利徳華福公司生產(chǎn)的高壓大功率變頻器。該變頻器各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足水泵工藝要求，可靠性較高，且改造時(shí)間短、見效快。
　　
具體方案為關(guān)閉一期和二期之間的聯(lián)絡(luò)閥門，二期管網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行，變頻器采用一帶一方式拖動6＃泵，6＃泵故障時(shí)，可投入工頻運(yùn)行。工頻/變頻的切換通過旁路柜手動切換。而且，工頻和變頻切換有電氣聯(lián)鎖和