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浙大团队给水泵装上智能“大脑”:自适应变压,平均降能耗20%

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最后更新: 2022-08-01 23:34
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 水泵在我们的生产生活中几乎无处不在——小到日常生活用水,大到电力、冶金、化工等行业,都离不开水泵。但在实际应用中,水泵的运行效率普遍低于设计效率,拥有极大的节能降耗潜力。

最近,浙江大学湖州研究院的一支智能流体机械研究团队,自主研发了新一代水泵节能控制系统,系统采用了自适应变压技术和优化控制算法,相较于市面常规的恒压变频技术,能让水泵能耗降低10%至30%。

7月17日,新一代水泵节能控制系统的主要研发者,浙江大学湖州研究院的赖周年博士向澎湃新闻(www.thepaper.cn)记者介绍说,我国水泵的用电量占全国总用电量的20%左右,一些大型水泵机组每年的能耗费用高达上千万元;在水泵工作过程中,“大马拉小车”的情况非常普遍,存在巨大的能量浪费。水泵能耗高,主要是因为,“一部分水泵未采用变频技术。而采用了变频技术的泵,多使用‘多工+1变’方案,即一组并联的水泵中仅有一台采用变频技术,不如‘多泵同变’更节能。此外,泵的可靠性问题没有被考虑到,单纯变频后的泵仍然可能在偏工况点工作——流量、压力、效率等指标都没有达到最优状态。”赖周年说。

在赖周年及其团队研发这套水泵节能控制系统中,自适应变压技术是一大亮点。“就像家中的水龙头,在夜晚的时候水压往往很大,但实际可能并不需要这么大。”赖周年说。因此,这套水泵节能系统能够根据需求,自适应匹配适当的压力,避免传统恒压变频技术在小流量需求下的额外能量浪费。

其次是智能化算法的使用。通过实时优化泵组中投入使用的离心泵数量,适当引入阀门调节,系统能够对离心泵的可靠性和系统整体能耗进行综合评估,从而有效改善离心泵偏工况运行现象,提高离心泵的可靠性,并降低泵系统的能耗。

此外,这套水泵节能控制系统还根据部分场景实际需求,引入了泵阀联合控制,通过先进控制算法解决泵阀控制过程中的非线性和时滞问题。

“就水泵的节能技术而言,恒压变频技术确实已经极大程度地降低了水泵的能耗,”赖周年说,“但我们的自适应变压技术和优化控制算法,能够在恒压变频技术的基础上,再让水泵组降低10%以上的能耗,同时也能提高离心泵的可靠性,大幅改善离心泵的偏工况现象。”

据了解,这套系统被集成在一个小箱子——即水泵智能机组控制仪中,装上控制仪后,水泵机组就像是有了一颗智能“大脑”,能够实现更进一步节能降耗的目标。控制仪也能够兼容新旧水泵系统,既可以用在新建水泵机组中,也可以通过对现存水泵机组技术改造安装,施工简便,施工界面小、工期短,无需改动原有水泵、电机、变频器,施工过程也不需要停泵停水。

这套系统的投入运行可以产生较高的经济效益。据此前该技术在某钢铁厂冷却水循环水泵机组中的应用结果显示,这套水泵节能控制系统,每年可节约电量359.16万千瓦时,年节电费215.496万元,节电率48.81%,大半年即可收回投资。

澎湃新闻记者了解到,最近,两套价值100余万元的新一代水泵节能控制系统已经在湖北黄冈、山西长治的两个污水治理厂中使用,据厂商反馈意见,系统运行良好,相关水泵机组能耗因此平均降低了20%左右。

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