变频调速技术在水泵恒压变频供水系统中的应用
2025/1/9 10:05:30 点击：
变频调速节能技术是一项集现代电力电子技术和计算机技术于一体的高效节能技术。自投入工业应用以来，它显示出了强劲的竞争力，水泵恒压变频供水系统应用领域也在迅速扩展。现在凡是可变转速的拖动电机，只要采用该项技术就能取得非常显著的节能效果。由于许多风机、水泵的拖动电机处于恒速运转状态，而生产中的风、水流量要求处于变工况运行；往往是“大马拉小车”，造成大量的能源浪费。因此，搞好水泵恒压变频供水系统的节能工作，对经济的发展具有重要意义。
１ 水泵调速运行的节能原理
水泵恒压变频供水系统水泵调速时的全扬程特性（Ｈ－Ｑ）曲线。用阀门控制时，当流量要求从Ｑ减小到Ｑ１，必须关小阀门。这时阀门的磨擦阻力变大，阻力曲线从Ｒ移到Ｒ′，扬程则从Ｈ０上升到Ｈ１，运行工况点从Ａ点移到Ｂ点。
水泵恒压变频供水系统用调速控制时，当流量要求从Ｑ减小到Ｑ１，由于阻力曲线Ｒ不变，泵的特性取决于转速。如果把速度从Ｎ１００降到Ｎ８０，运行工况点则从Ａ点移到Ｃ点，扬程从Ｈ０下降到Ｈ２。
２ 水泵恒压变频供水系统的设计
水泵恒压变频供水系统的控制可以是自动的，也可以是手动的。目前，国内在水泵控制系统中使用变频调速技术，根据实际用水情况的变化来改变变频器的频率值，以达到调速目的。
水泵控制系统主要由四部分组成：
（１）控制对象：电机。
（２）变频调速器：变频器。
（３）压力测量变送器：。用于控制水管出口压力，并将压力信号变换为４～２０ｍＡ的标准电信号，再输入调节器。
（４）调节器（ＰＩＤ）：选用ＷＰ～Ｄ９０５，输入信号４～２０ｍＡ，输出为ＰＩＤ控制信号４～２０ｍＡ。
系统的控制过程为：由压力测量变送器将水管出口压力测出，并转换成与之相对应的４～２０ｍＡ标准电信号，送到调节器与工艺所需的控制指标进行比较，得出偏差。其偏差值由调节器按预先规定的调节规律进行运算得出调节信号，该信号直接送到变频调速器，从而使变频器将输入为３８０Ｖ／５０Ｈｚ的交流电变成输出为０～３８０Ｖ／０～４００Ｈｚ连续可调电压与频率的交流电，直接供给水泵电机。
３ 水泵恒压变频供水系统运行效果分析
水泵电机装上变频调速器后，节能效果非常显著，经过实测，比未装变频器节约５３％左右的电能，而且生产工艺稳定。从表中数据对比结果分析可知：
（１）节能效果非常显著，采用变频调速技术后，提高了电机的功率因数，减少了无功功率消耗。具有明显的经济效益。
（２）采用变频调速技术后，电机定子电流下降60％，电源频率下降40％，水泵出水压力降低58％。由于电机水泵的转速普遍下降，电机水泵运行状况明显改善，延长了设备的使用寿命，降低了设备的维修费用。同时，由于变频器启动和调速平稳，减少了对电网的冲击。
（３）采用变频调速技术后，由于水泵出口阀全开，消除了阀门因节流而产生的噪音，改善了工人的工作环境。同时，克服了平常因调节阀故障对生产带来的影响，具有显著的社会效益。
（４）系统采用闭环控制，参数超调波动范围小，偏差能及时进行控制。变频器的加速和减速可根据工艺要求自动调节，控制精度高，能保证生产工艺稳定，提高了产品的质量和产量。
（５）由于变频调速器具有十分灵敏的故障检测、诊断、数字显示功能，提高了电机水泵运行的可靠性。
综上所述，变频调速技术用于水泵恒压变频供水系统，具有调速性能好、节能效果显著、运行工艺安全可靠等优点。在大力提倡节约能源的今天，推广使用这种集现代电力电子技术和计算机技术于一体的高科技节能装置，对于提高劳动生产率、降低能耗具有重大的现实意义。可以说，变频调速技术是一项利国利民、有广应用前景的智能节能技术。
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