泵站变频机组性能现场测试分析

涂小强

(山西泵站现场测试中心，山西 运城 044000)

1 概述

为不断提升泵站运行、管理、服务水平，持续充分发挥社会效益，构建了科学高效的灌排泵站标准化规范化管理体系，加快推进了泵站管理现代化进程。随着各项规范制度不断发展完善，泵站各项重要指标均应满足规范要求，为获得泵站机组各项技术指标，按规范要求应对新建或改造后的泵站机组进行性能测试，为机组泵站机组验收提供技术支撑。

2 测试机组情况

某泵站共安装卧式离心泵8台套，其中7#、8#机组均为2018年更新改造项目实施后的新机组。本文仅对8#机组的验收测试做探讨。8#机组水泵转速740r/min，扬程34m，流量1.95m3/s。配套电机转速744r/min，功率1000kW，定子电压6kV，定子电流121A，功率因数0.84。启动方式：变频启动。

3 测试内容与方法

3.1 测试内容

本次测试内容包括：①工频下(即50Hz)，通过改变机组运行工况，测试并计算在9个不同工况条件下，机组装置效率和水泵效率，并绘制机组实测性能曲线。②不同频率下，测试并计算机组装置效率。

3.2 测试方法

装置效率=装置有效功率与动力机输入功率之比的百分数，单位%，即

(1)

水泵效率=有效功率与轴功率之比的百分数，单位%，即

(2)

式中，ρ—水泵过流密度，kg/m3，通过采集一定水样，在实验室内采用置换法获得；g—重力加速度，m/s2，取9.81；Q—流量，m3/s，使用精度0.5级便携式超声波流量计，外夹式传感器，在水流流态相较稳定的钢管段测量；Hsy—装置扬程，采用水准仪，结合钢卷尺测量进出水池水位，Hsy=出水池水位高程减去进水池水位高程，m；Pgr—动力机输入功率，采用双瓦特表法，配合电流互感器、电压互感器在开关柜处进行测量，计算获得动力机输入功率Pgr，kW，获得功率因数cosφ；H—水泵扬程：采用真空压力表、精密压力表测量水泵进出口测量断面中心处压力。结合测量断面中心处的高程、以及测量断面的平均流速数据，计算获得水泵扬程H，m；Pa—轴功率，轴功率的测量视现场实际情况选用负载率换算法、应变片法、扭矩测功法中的一种；一般多采用负载率换算法。扭矩测功仪相较而言，体积大，现场安装空间不能保证，应变片法测量受应变片贴的是否理想，导致测量精度受较大影响，kW；n—转速，转速测量采用手持式光电转速表直接测量，r/min。

3.3 测试工况的调节

(1)工频下的工况调节：通过调节水泵后方出水闸阀开度，获得机组全开点压力p1和关死点压力p2，中间压力间隔采用均等份分配。工况点数不宜少于9个点。

(2)变频条件下的工况调节：通过调节变频器的输出频率，改变机组转速，进行测量。

(3)测量时间的选择：工况调节后，单个工况稳定时间不宜少于20min，该工况下实际测量时间不宜少于2min，且现场单个工况所有参数的测量应满足同步进行。

3.4 仪器设备安装应注意的事项

(1)动力机输入功率Pgr测量接线完成后，应经第二人检查无误后方可使用，同时电动机启动瞬间存在短时过大电流，应对仪器采取保护措施，防止损坏测量仪表，保护措施可借鉴开关柜内二次回路测量端接线方式。对于同步电机，还应在励磁柜处测量励磁功率。

(2)水泵进出口断面压力测量，应选用合适量程的压力表，中间根据测量工况情形，可适时更换。测量时，为保证管路顺畅，引压管内不宜有气泡存在。

4 测试结果

(1)工频50Hz运行和变频运行下的现场实际测试结果见表1—2。

表1 (50Hz时)装置效率及水泵效率测试计算结果表

(2)结果显示：46Hz变频运行时，装置效率最高为78.05%，出水量为1.820m3/s，输入功率650.4kW。工频50Hz运行出水量为1.820m3/s时，对应输入功率约815.0kW，装置效率仅62.50%。变频运行节能效果突显，机组运行更稳定。

(3)依据现场实际测试数据分析结果，绘制水泵性能实测曲线和机组装置性能实测曲线如图1—2所示。图1—2可同水泵设计曲线进行比较分析，改进设备性能，为管理方实际运行管理提供科学有效数据查询。

图1 8#机组水泵性能实测曲线