水泵变频节能技术分析与应用

摘要：当前，在我国水泵的控制系统当中，绝大多数是于开环的状态之下采取变频调速的技术；也就是人为的依据外界条件、工艺地变化，将变频器频率值改变；以此达到调速的效果。其系统主要有调节器，控制对象，压力测量的变送器以及变频的调速器等四个部分组成。本文将以水泵的变调节能的技术地分析作为基础，并对其地应用进行了相应的研究。

关键词：变频；水泵；技术分析

Abstract: at present, in the control system of our country water pump, great majority is in the open loop under the state to variable frequency speed technology; Also is the basis for external conditions, process to change, and will inverter frequency value change; To control the effect. The system mainly have regulator, the control object, pressure transmitter and the frequency of the measurement of governor and so on four parts. This paper will take water pump's tone sandhi energy saving technology analysis as a basis, and the application of the relevant research.

Keywords: frequency conversion; Water pump; Technical analysis

中图分类号： U464.138+.1文献标识码：A文章编号：

1 水泵的变频调速的节能方法与原理

根据流体力学可以得知，H(压力) ×Q(流量) = P(功率)；其中，转速N的二次方和压力H成正比；转速N和流量Q成正比；转速N的三次方和功率P成正比；假设水泵效率为定值时，当将流量调节下降的时候，转速N也将跟着成正比下降；此时的轴所输出的功率P也将成三次方的关系下降。也就是说，水泵电机转速和其所消耗的电功率成三次方比例关系。即将流量采用阀门控制的时候，功率被损耗给浪费掉了；同时，随着不断的将阀门关小，这一损耗还会相应的增大。当采用转速进行控制的时候，因为转速n的二次方和扬程H成正比例关系，转速n和流量Q成正比例关系；转速n的三次方和功率成正比例关系，也就是转速n和功率成三次方关系下降。若并非采用将阀门关小的方法，而采用降下电机的转速；则在转运等量的流量这一情况之下，原本在阀门所消耗的功率则能够全部避免；并能获取很好的节能效果；这则是水泵的调速节能的原理。

有很多种方法可以对水泵进行调速，这些方法主要可以分为两大类。第一类，直接将电机转速改变；例如，变频调速和可控硅地串级调速等；第二类，电机地转速不变，经过附加的装置把水泵转速改变，例如，变速箱地调速，电磁离合器地调速，以及液力耦合器地调速等均是这一类。在水泵站地应用当中，前者是应用的很多也很常见。

2 变频调速的控制系统分析

当前，在我国水泵的控制系统当中，绝大多数是于开环的状态之下采取变频调速的技术；也就是人为的依据外界条件、工艺地变化，将变频器频率值改变；以此达到调速的效果。其系统主要有调节器，控制对象，压力测量的变送器以及变频的调速器等四个部分组成。

控制系统的过程是：水管出口的压力由压力测量的变送器测量出来，接着将其转换成为和它对应的标准的4至20mA电信号；传至调节器进行和工艺需要的指标做对对，取得偏差。所得偏差值依照预先所定调节地规律有调节器进行运算，获取调节的信号并传输至变频的调速器；进而致使变频器把输入的380.0V／50.0Hz交流电，转换为输出是0.0—380.0V／0.0～400.0Hz地连续频率交流电和可调的电压；并直接的供应给水泵的电机。

将变频的调速其安装至水泵的电机之上后，通过相关实测，其节能的效果很好；与未装之前相比节能约有53%，同时生产的工业也很稳定；其表现主要有：在采用了变频调速的技术之后，有非常显著的节能效果；把电机功率因素提高了，并将无功的功率消耗降低了。平均每月的节电率有53%，经济效率非常的显著。采取变调技术之后，因为全开水泵的出口阀，将阀门因为节流所产生的噪音消除了；使工作的环境得到改善。此外，还将因为调节阀出现故障而对生产造成的影响克服了。采取变调技术之后，降低了57%的水泵压力；下降了490%的电源频率；下降了64%的电机定子的电流。此外，因为调速平稳与变频器的启动，将电网冲击减少了。

于系统当中采取闭环的控制，使得参数超调地波动范围不大，能及时的进行偏差的控制。可依据工艺需要自动地调节变频器地加、减速，高精度的控制，保障了生产工艺的稳定；使得产品产量与质量得到提高。此外，因为变调器具备非常灵敏的故障诊断，检测以及数字显示等功能，使得电机水泵地运行可靠性得到了很大的提高。

3 应用需考虑的问题

通常，水泵调速所考虑的是减速的问题；在采取变调时，原本依照工频所设计的电机和泵运行的参数都产生了很大变化；此外定速泵和管路的特性曲线等也会给调速造成影响。导致超范围的调速很难将节能目的实现。所以，无法无限制地进行变调。通常情况，变调不能低于50%的额定转速，应在75%到100%之内；同时与实际的计算相结合进行确定。

3.1 调速范围较小的场合

将阀门调节时，于管网、阀门之内所产生阻力的损失减少，是采取调速的目的。若调节的翻过较小，这部分地压降则不大，损耗也相应较小；则不必采取复杂调速的装置。所以，通常情况之下，若选择的水泵合适，且流量于100%至90%这一范围之内发生变化的时候；则可以不采取调速的方式。

3.2 系统中要求具备固定的静压

我们将不随着流量和转速的变化而变化地固定压力成为静压。如，需要向一定高度输送流体。若采取调速的装置，那么，出口的压力则会随着转速成二次方的关系发生变化；这则很可能无法满足预定工艺的要求。所以，在工艺需要静压地变动不大、稳定的时候，其调速的方案需依照负荷的曲线进行慎重的选定。

3.3容量大水泵

当采取大容量水泵的时候，有很高的运行可靠性的要求；因此需慎重的采取调速的装置。若流量、扬程常出现变化，采取调速的装置其节电效果显著。此外，可增设应急的可靠措施于调速的装置之上，货采取一备一用的方式，将其可靠性提高。

3.4 泵机配套不合理

在对老设备进行改造的时候，将水泵更换了，未更换小容量的相应电动机；原设计的时候，选择过大的电机、泵；导致泵机的不配套。则应将电动机或者水泵更换，使其相互配套。此外，泵机虽然配套，而实际的运行处于低负荷区；则需采取将车削叶轮、水泵型号更换等措施，比采取调速的方式经济许多。

3.5 系统中定速泵对于调速范围所产生的影响

在实际当中，供水的系统通常采取多台的水泵并联进行供水；因为投资太大，无法把全部水泵均调速；因此，通常采取定速、调速泵混合进行供水。于此系统当中，需注意当定速、调速泵均可处于高效段运行保证；同是将系统最优实现。在这时，调速泵则会被和其并列运行的定速泵严重的影响。其主要情况有：

型号不同的水泵，在一定一调并列的运行的时候；如果可以使得定速泵的高效段的左端点的扬程和调速泵于额定转速的时侯高效段的右端点的扬程相等。就能够将调速运行的最大范围实现。但是，此时绝不允许将定速泵和调速泵互换之后，在并列的运行。型号相同一定一调并列的运行的时候；调度虽然灵活，但是，因为不能将定速泵和调速泵高效的工作段兼顾；所以，这种情况之下，调速的运行范围不大。

小结：

在水泵的控制系统当中应用变调技术，具备着运行的工艺可靠安全，显著的节能效果以及性能良好的调速等优点；在如今，能源节约已被大力的提倡；将这一种把现代先进的计算机技术与电子电力技术集合到一起的高科技的节能装置推广应用，将对降低耗能与将劳动的生存率提高具备这非常重要的意义。

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