浙大团队给水泵装上智能“大脑”：自适应变压，平均降能耗20%

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。