摘要：深圳市東湖泵站采用4臺(tái)調(diào)速機(jī)組和2臺(tái)定速機(jī)組，設(shè)計(jì)供水能力為108萬(wàn)m3/d。簡(jiǎn)要介紹了該泵站的調(diào)速系統(tǒng)、節(jié)能效果、存在問(wèn)題及其維護(hù)管理方法。大功率水泵的應(yīng)用調(diào)速總結(jié) 關(guān)鍵詞：大功率水泵,調(diào)速應(yīng)用 0　概況 深圳市自來(lái)水（集團(tuán)）有限公司東湖泵站位于深圳水庫(kù)大壩下面，是一個(gè)原水泵站。由于深圳地區(qū)嚴(yán)重缺水，其自來(lái)水水源來(lái)自鄰近的東莞，途經(jīng)83km，經(jīng)八級(jí)提升至深圳水庫(kù)，再供給深港兩地。深圳特區(qū)內(nèi)每天供水量為100多萬(wàn)m3，主要由東湖泵站提供原水。由于近年來(lái)，深圳地區(qū)降雨量過(guò)于集中，造成大部分時(shí)間干旱缺水，因此東湖泵站除了供應(yīng)特區(qū)內(nèi)各水廠的原水，還要向?qū)毎驳貐^(qū)供水，東深供水工程檢修前還要向梅林水庫(kù)蓄水以備檢修期間使用。因此，東湖泵站供水的特點(diǎn)是：供水量大，每天供水量為100多萬(wàn)m3；年度內(nèi)供水揚(yáng)程變化大，泵站機(jī)組中心標(biāo)高為6m，水廠配水井標(biāo)高為20～40m，而梅林水庫(kù)標(biāo)高則為58m，取水點(diǎn)深圳水庫(kù)水位標(biāo)高在16～27m之間變化。因此泵站的機(jī)組是很有必要采用調(diào)速裝置以適應(yīng)不同揚(yáng)程變化和水量變化的。 東湖泵站由北京市政工程設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)，于1992年初開(kāi)工，1993年底完工試運(yùn)行，1994年5月正式運(yùn)行。泵房安裝有6臺(tái)臥式離心泵，單機(jī)功率為1600kW，4用2備，其中4臺(tái)調(diào)速機(jī)組選用瑞典ABB產(chǎn)品，配套水泵選用日本KUBOTA產(chǎn)品。2臺(tái)作為備用的定速機(jī)組為湘潭電機(jī)和長(zhǎng)沙水泵。泵站設(shè)計(jì)供水能力為108萬(wàn)m3/d，現(xiàn)已基本達(dá)到滿負(fù)荷。 1　調(diào)速系統(tǒng)特性 東湖泵站所采用的調(diào)速裝置為串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，是ABB公司90年代新產(chǎn)品，在技術(shù)上有一定*性。其主要控制部分采用微電腦控制，串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的功能設(shè)置、參數(shù)設(shè)定、運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示等都集中在一塊操作屏上，具有靈活、直觀的特性。在對(duì)電機(jī)的監(jiān)測(cè)和保護(hù)方面，它也是采用以微電腦為核心的綜合保護(hù)儀，從而取代了大量的中間繼電器，提高了系統(tǒng)的集成度和可靠性。 機(jī)組在運(yùn)行時(shí)，微電腦動(dòng)態(tài)檢測(cè)串調(diào)系統(tǒng)的各種參數(shù)，在顯示屏上可以以條狀圖或數(shù)值的方式顯示，操作人員可以隨時(shí)通過(guò)按鍵查看所要的參數(shù)。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)記錄故障信息，故障內(nèi)容以文字的形式顯示在操作屏上，隨時(shí)可以調(diào)用，以協(xié)助診斷故障原因?？刂葡到y(tǒng)中還集成有一個(gè)六通道記錄儀，可以任意選擇六個(gè)參數(shù)與之相連，在液晶顯示屏上以曲線的形式實(shí)時(shí)顯示參數(shù)的變化情況。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，通道記錄儀可以鎖定故障發(fā)生前和后一段時(shí)間內(nèi)的信息，通過(guò)研究參數(shù)變化情況，了解故障發(fā)生的原因。 在整流橋和逆變橋設(shè)計(jì)方面，ABB采用了可控的整流橋，通過(guò)對(duì)整流橋和逆變橋可控硅導(dǎo)通時(shí)序的控制，確保逆變橋不會(huì)通過(guò)整流橋短路。消除了整流橋和逆變橋之間可能存在的環(huán)流，在兩橋之間通常所采用的直流平波電抗器也可以省去，這樣可以節(jié)省費(fèi)用、減少安裝空間及平波電抗器的功率消耗、逆變橋和逆變變壓器的損耗減少，總體效率提高，因?yàn)闆](méi)有電抗器，整個(gè)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)對(duì)供電電源的波動(dòng)不致于太敏感。 此系統(tǒng)具有三種工作模式，即CASCADE（串調(diào)）、BYPASS（旁路）、SCRO（轉(zhuǎn)子短路）。三種工作模式既互相，又有區(qū)別，三者之間可以平滑切換。串調(diào)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到zui低串調(diào)速度時(shí)，串調(diào)系統(tǒng)投入，電機(jī)速度可以在zui高與zui低調(diào)速范圍內(nèi)調(diào)節(jié)；旁路運(yùn)行時(shí)，電機(jī)帶起動(dòng)電阻起動(dòng)，然后起動(dòng)電阻短接，電機(jī)全速運(yùn)行；轉(zhuǎn)子短路運(yùn)行時(shí)，介于串調(diào)和旁路方式之間，在調(diào)速范圍內(nèi)時(shí)，和串調(diào)運(yùn)行方式相同，當(dāng)給定值大于zui大調(diào)速范圍時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)入旁路運(yùn)行，串調(diào)系統(tǒng)脫開(kāi)，當(dāng)給定值在調(diào)速范圍內(nèi)時(shí)，串調(diào)系統(tǒng)又自動(dòng)投入，機(jī)組運(yùn)行在串調(diào)方式。 2　調(diào)速節(jié)能效果 東湖泵站從1994年5月正式投產(chǎn)至今已有5年多，期間工作方式也發(fā)生了很大變化，泵站機(jī)組設(shè)計(jì)揚(yáng)程為37m，1994年剛開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，調(diào)速機(jī)組正在調(diào)試，主要是運(yùn)行定速機(jī)組。調(diào)速機(jī)組調(diào)試完成后，主要運(yùn)行的是調(diào)速機(jī)組。初期，由于供水量小，供水點(diǎn)的標(biāo)高低，所以機(jī)組工作在低揚(yáng)程、大流量狀態(tài)，此時(shí)機(jī)組工作效率低，遠(yuǎn)離區(qū)。隨著供水量的逐步增加，供水壓力逐步上升，機(jī)組工作揚(yáng)程由不足20m提高到33m左右，機(jī)組效率大大提高。在1995年12月以前，機(jī)組工作壓力基本相同，我們從原始報(bào)表中整理了調(diào)速和定速工作時(shí)的每千m3水耗電量，列為表1。1996年1月至1998年9月之間，工作方式變化較大。從1998年10月以后，工作狀態(tài)比較穩(wěn)定，我們選取1998年11月到1999年6月的數(shù)據(jù)，列為表2。 　　在表1中，由于調(diào)速機(jī)組和定速機(jī)組同時(shí)工作，我們沒(méi)有區(qū)分單機(jī)的供水單耗，而只是將調(diào)速機(jī)組和定速機(jī)組分類統(tǒng)計(jì)。表2中，１＃～４＃機(jī)組為調(diào)速機(jī)組，５＃和６＃機(jī)組為定速機(jī)組。其中１＃和２＃工作在調(diào)速方式；３＃和４＃部分時(shí)間工作在調(diào)速方式，部分時(shí)間工作在定速方式。因此，在處理表2時(shí)，我們主要對(duì)比調(diào)速和定速之間的關(guān)系。 對(duì)表1，數(shù)據(jù)處理如下： 節(jié)能率＝（89.02－52.82）/89.02×*＝40.67% 對(duì)表2，數(shù)據(jù)處理如下： １＃和２＃機(jī)組的加權(quán)平均單耗為93.91（kW·h/103m3）； ５＃和６＃機(jī)組的加權(quán)平均單耗為117.58（kW·h/103m3）； 節(jié)能率＝（117.58－93.91）/117.58×*＝25.21%。 通過(guò)上述數(shù)據(jù)分析可以看出，當(dāng)供水揚(yáng)程偏低，機(jī)組沒(méi)有工作在區(qū)時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)速度，可以改變工作點(diǎn)，使機(jī)組效率提高，因而節(jié)能效果十分顯著，節(jié)能率高達(dá)40%；當(dāng)揚(yáng)程提高以后，機(jī)組效率明顯提高，機(jī)組基本工作在區(qū)，這時(shí)節(jié)能率仍然達(dá)到25%?？梢?jiàn)，調(diào)速機(jī)組的節(jié)能效果非常好。 3　系統(tǒng)維護(hù)經(jīng)驗(yàn)及問(wèn)題 東湖泵站在建設(shè)期間，遭受了百年一遇的大洪水，部分設(shè)備曾經(jīng)被水淹沒(méi)過(guò)。在系統(tǒng)投入運(yùn)行后，發(fā)生過(guò)許多問(wèn)題，有些是技術(shù)問(wèn)題，有些是設(shè)備問(wèn)題，有些是因?yàn)樗秃筇幚聿?而下來(lái)的問(wèn)題。五年來(lái)，設(shè)備運(yùn)行基本正常，所發(fā)生的問(wèn)題逐一得到解決。 通過(guò)五年的運(yùn)行維護(hù)，我們覺(jué)得要管理好這套系統(tǒng)，首先要有一支技術(shù)過(guò)硬的維護(hù)保養(yǎng)隊(duì)伍。1995年9月，２＃機(jī)組發(fā)生故障，設(shè)備運(yùn)行有時(shí)正常，有時(shí)發(fā)生跳閘，并燒控制保險(xiǎn)。單個(gè)測(cè)試各個(gè)元件，均正常；投上直流電后，發(fā)現(xiàn)+5V電源不正常。經(jīng)過(guò)分析圖紙，逐段測(cè)試，zui后發(fā)現(xiàn)一個(gè)比較隱蔽的地方，有一塊金屬屑搭在電源板的兩腳之間，時(shí)通時(shí)斷，清除金屬屑后設(shè)備運(yùn)行正常。 在設(shè)備運(yùn)行中，我們發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)仍存在一些問(wèn)題： （1）系統(tǒng)對(duì)雷擊比較敏感，尤其是一些電子部件。深圳地處多雷地區(qū)，而泵站所在的地方又正好是深圳的雷擊區(qū)。1995年8月，就發(fā)生過(guò)一次雷擊，３＃機(jī)組跳閘，調(diào)速控制操作屏模糊，恢復(fù)直流電并復(fù)位后正常。 （2）串調(diào)系統(tǒng)功率因數(shù)比較低，根據(jù)我們的原始記錄，zui低時(shí)只有0.65。所以需要加裝就地補(bǔ)償裝置和諧波吸收裝置，但諧波吸收裝置極易發(fā)生故障，在諧波作用下，其低壓變壓器經(jīng)常發(fā)生燒包現(xiàn)象。 （3）可控硅元件在工作時(shí)會(huì)發(fā)熱，使設(shè)備內(nèi)溫度很高。夏天時(shí)，深圳地區(qū)持續(xù)高溫，控制柜內(nèi)溫度高達(dá)41℃，這對(duì)設(shè)備的工作是不利的，因此設(shè)備的通風(fēng)問(wèn)題十分重要?，F(xiàn)在，我們將周圍的玻璃拆下一部分，基本能保證工作，但在溫度太高時(shí)，還得通過(guò)其他途徑來(lái)解決。 為使系統(tǒng)正常運(yùn)行，除了在技術(shù)上要培養(yǎng)一支過(guò)硬的隊(duì)伍，在管理上也要有一套行之有效的方法，加大管理力度。 （1）對(duì)每臺(tái)設(shè)備都要建立檔案，并用計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理，將設(shè)備的各種參數(shù)定期錄入，作為歷史數(shù)據(jù)，以備分析對(duì)比使用。每次對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修、維護(hù)、更換元件后，及時(shí)在檔案中予以反映，做到胸有成竹。 （2）定期清掃碳刷，用吸塵器吸取碳粉，檢查碳刷磨損量及壓力是否均衡，測(cè)量碳刷長(zhǎng)度，當(dāng)其長(zhǎng)度小于規(guī)定值時(shí)，要及時(shí)更換。 （3）定期清洗可控硅柜的過(guò)濾網(wǎng)，過(guò)濾網(wǎng)堵塞可能引起可控硅元件散熱不良，從而導(dǎo)致可控硅燒毀。 ABB串調(diào)系統(tǒng)在我站運(yùn)行五年多，基本正常。系統(tǒng)在技術(shù)上具有一定的*性，在運(yùn)行管理上比較方便，其節(jié)能效果也是比較明顯的，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。