水泵在我們的生產(chǎn)生活中幾乎無處不在——小到日常生活用水，大到電力、冶金、化工等行業(yè)，都離不開水泵。但在實際應(yīng)用中，水泵的運行效率普遍低于設(shè)計效率，擁有極大的節(jié)能降耗潛力。
最近，浙江大學(xué)湖州研究院的一支智能流體機械研究團隊，自主研發(fā)了新一代水泵節(jié)能控制系統(tǒng)，系統(tǒng)采用了自適應(yīng)變壓技術(shù)和優(yōu)化控制算法，相較于市面常規(guī)的恒壓變頻技術(shù)，能讓水泵能耗降低10% 至30%。
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7月17日，新一代水泵節(jié)能控制系統(tǒng)的主要研發(fā)者，浙江大學(xué)湖州研究院的賴周年博士向澎湃新聞（www.thepaper.cn）記者介紹說，我國水泵的用電量占全國總用電量的20%左右，一些大型水泵機組每年的能耗費用高達上千萬元；在水泵工作過程中，“大馬拉小車”的情況非常普遍，存在巨大的能量浪費。
水泵能耗高，主要是因為，“一部分水泵未采用變頻技術(shù)。而采用了變頻技術(shù)的泵，多使用‘多工+1變’方案，即一組并聯(lián)的水泵中僅有一臺采用變頻技術(shù)，不如‘多泵同變’更節(jié)能。此外，泵的可靠性問題沒有被考慮到，單純變頻后的泵仍然可能在偏工況點工作——流量、壓力、效率等指標(biāo)都沒有達到最優(yōu)狀態(tài)。”賴周年說。
在賴周年及其團隊研發(fā)這套水泵節(jié)能控制系統(tǒng)中，自適應(yīng)變壓技術(shù)是一大亮點。“就像家中的水龍頭，在夜晚的時候水壓往往很大，但實際可能并不需要這么大。”賴周年說。因此，這套水泵節(jié)能系統(tǒng)能夠根據(jù)需求，自適應(yīng)匹配適當(dāng)?shù)膲毫?，避免傳統(tǒng)恒壓變頻技術(shù)在小流量需求下的額外能量浪費。
其次是智能化算法的使用。通過實時優(yōu)化泵組中投入使用的離心泵數(shù)量，適當(dāng)引入閥門調(diào)節(jié)，系統(tǒng)能夠?qū)﹄x心泵的可靠性和系統(tǒng)整體能耗進行綜合評估，從而有效改善離心泵偏工況運行現(xiàn)象，提高離心泵的可靠性，并降低泵系統(tǒng)的能耗。
此外，這套水泵節(jié)能控制系統(tǒng)還根據(jù)部分場景實際需求，引入了泵閥聯(lián)合控制，通過先進控制算法解決泵閥控制過程中的非線性和時滯問題。
“就水泵的節(jié)能技術(shù)而言，恒壓變頻技術(shù)確實已經(jīng)極大程度地降低了水泵的能耗，”賴周年說，“但我們的自適應(yīng)變壓技術(shù)和優(yōu)化控制算法，能夠在恒壓變頻技術(shù)的基礎(chǔ)上，再讓水泵組降低10%以上的能耗，同時也能提高離心泵的可靠性，大幅改善離心泵的偏工況現(xiàn)象。”
據(jù)了解，這套系統(tǒng)被集成在一個小箱子——即水泵智能機組控制儀中，裝上控制儀后，水泵機組就像是有了一顆智能“大腦”，能夠?qū)崿F(xiàn)更進一步節(jié)能降耗的目標(biāo)?？刂苾x也能夠兼容新舊水泵系統(tǒng)，既可以用在新建水泵機組中，也可以通過對現(xiàn)存水泵機組技術(shù)改造安裝，施工簡便，施工界面小、工期短，無需改動原有水泵、電機、變頻器，施工過程也不需要停泵停水。
這套系統(tǒng)的投入運行可以產(chǎn)生較高的經(jīng)濟效益。據(jù)此前該技術(shù)在某鋼鐵廠冷卻水循環(huán)水泵機組中的應(yīng)用結(jié)果顯示，這套水泵節(jié)能控制系統(tǒng)，每年可節(jié)約電量359.16千瓦時，年節(jié)電費215.496萬元，節(jié)電率48.81%，大半年即可收回投資。
澎湃新聞記者了解到，最近，兩套價值100余萬元的新一代水泵節(jié)能控制系統(tǒng)已經(jīng)在湖北黃岡、山西長治的兩個污水治理廠中使用，據(jù)廠商反饋意見，系統(tǒng)運行良好，相關(guān)水泵機組能耗因此平均降低了20%左右。
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