浙大團隊給水泵裝上智能"大腦":自適應變壓,平均降能耗20%

作者: 2022年07月19日 來源: 瀏覽量:
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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。但在實際應用中,水泵的運行效率普遍低于設計效率,擁有極大的節(jié)能降耗潛力。最近,浙江大學湖州研究院的一支

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。但在實際應用中,水泵的運行效率普遍低于設計效率,擁有極大的節(jié)能降耗潛力。

最近,浙江大學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)采用了自適應變壓技術和優(yōu)化控制算法,相較于市面常規(guī)的恒壓變頻技術,能讓水泵能耗降低10%至30%。

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。而采用了變頻技術的泵,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,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、效率等指標都沒有達到最優(yōu)狀態(tài)?!辟囍苣暾f。

在賴周年及其團隊研發(fā)這套水泵節(jié)能控制系統(tǒng)中,自適應變壓技術是一大亮點?!熬拖窦抑械乃堫^,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,自適應匹配適當?shù)膲毫?,避免傳統(tǒng)恒壓變頻技術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)能技術而言,恒壓變頻技術確實已經(jīng)極大程度地降低了水泵的能耗,”賴周年說,“但我們的自適應變壓技術和優(yōu)化控制算法,能夠在恒壓變頻技術的基礎上,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?!?/SPAN>

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??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)此前該技術在某鋼鐵廠冷卻水循環(huán)水泵機組中的應用結果顯示,這套水泵節(jié)能控制系統(tǒng),每年可節(jié)約電量359.16萬千瓦時,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,相關水泵機組能耗因此平均降低了20%左右。

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