變頻調(diào)速技術(shù)在水泵恒壓變頻供水系統(tǒng)中的應(yīng)用
變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)是一項(xiàng)集現(xiàn)代電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的高效節(jié)能技術(shù)。自投入工業(yè)應(yīng)用以來，它顯示出了強(qiáng)勁的競爭力，水泵恒壓變頻供水系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域也在迅速擴(kuò)展。現(xiàn)在凡是可變轉(zhuǎn)速的拖動(dòng)電機(jī)，只要采用該項(xiàng)技術(shù)就能取得非常顯著的節(jié)能效果。由于許多風(fēng)機(jī)、水泵的拖動(dòng)電機(jī)處于恒速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，而生產(chǎn)中的風(fēng)、水流量要求處于變工況運(yùn)行；往往是“大馬拉小車”，造成大量的能源浪費(fèi)。因此，搞好水泵恒壓變頻供水系統(tǒng)的節(jié)能工作，對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義。
１ 水泵調(diào)速運(yùn)行的節(jié)能原理
水泵恒壓變頻供水系統(tǒng)水泵調(diào)速時(shí)的全揚(yáng)程特性（Ｈ－Ｑ）曲線。用閥門控制時(shí)，當(dāng)流量要求從Ｑ減小到Ｑ１，必須關(guān)小閥門。這時(shí)閥門的磨擦阻力變大，阻力曲線從Ｒ移到Ｒ′，揚(yáng)程則從Ｈ０上升到Ｈ１，運(yùn)行工況點(diǎn)從Ａ點(diǎn)移到Ｂ點(diǎn)。
水泵恒壓變頻供水系統(tǒng)用調(diào)速控制時(shí)，當(dāng)流量要求從Ｑ減小到Ｑ１，由于阻力曲線Ｒ不變，泵的特性取決于轉(zhuǎn)速。如果把速度從Ｎ１００降到Ｎ８０，運(yùn)行工況點(diǎn)則從Ａ點(diǎn)移到Ｃ點(diǎn)，揚(yáng)程從Ｈ０下降到Ｈ２。
２ 水泵恒壓變頻供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
水泵恒壓變頻供水系統(tǒng)的控制可以是自動(dòng)的，也可以是手動(dòng)的。目前，國內(nèi)在水泵控制系統(tǒng)中使用變頻調(diào)速技術(shù)，根據(jù)實(shí)際用水情況的變化來改變變頻器的頻率值，以達(dá)到調(diào)速目的。
水泵控制系統(tǒng)主要由四部分組成：
（１）控制對(duì)象：電機(jī)。
（２）變頻調(diào)速器：變頻器。
（３）壓力測量變送器：。用于控制水管出口壓力，并將壓力信號(hào)變換為４～２０ｍＡ的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，再輸入調(diào)節(jié)器。
（４）調(diào)節(jié)器（ＰＩＤ）：選用ＷＰ～Ｄ９０５，輸入信號(hào)４～２０ｍＡ，輸出為ＰＩＤ控制信號(hào)４～２０ｍＡ。
系統(tǒng)的控制過程為：由壓力測量變送器將水管出口壓力測出，并轉(zhuǎn)換成與之相對(duì)應(yīng)的４～２０ｍＡ標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，送到調(diào)節(jié)器與工藝所需的控制指標(biāo)進(jìn)行比較，得出偏差。其偏差值由調(diào)節(jié)器按預(yù)先規(guī)定的調(diào)節(jié)規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算得出調(diào)節(jié)信號(hào)，該信號(hào)直接送到變頻調(diào)速器，從而使變頻器將輸入為３８０Ｖ／５０Ｈｚ的交流電變成輸出為０～３８０Ｖ／０～４００Ｈｚ連續(xù)可調(diào)電壓與頻率的交流電，直接供給水泵電機(jī)。
３ 水泵恒壓變頻供水系統(tǒng)運(yùn)行效果分析
水泵電機(jī)裝上變頻調(diào)速器后，節(jié)能效果非常顯著，經(jīng)過實(shí)測，比未裝變頻器節(jié)約５３％左右的電能，而且生產(chǎn)工藝穩(wěn)定。從表中數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果分析可知：
（１）節(jié)能效果非常顯著，采用變頻調(diào)速技術(shù)后，提高了電機(jī)的功率因數(shù)，減少了無功功率消耗。具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
（２）采用變頻調(diào)速技術(shù)后，電機(jī)定子電流下降60％，電源頻率下降40％，水泵出水壓力降低58％。由于電機(jī)水泵的轉(zhuǎn)速普遍下降，電機(jī)水泵運(yùn)行狀況明顯改善，延長了設(shè)備的使用壽命，降低了設(shè)備的維修費(fèi)用。同時(shí)，由于變頻器啟動(dòng)和調(diào)速平穩(wěn)，減少了對(duì)電網(wǎng)的沖擊。
（３）采用變頻調(diào)速技術(shù)后，由于水泵出口閥全開，消除了閥門因節(jié)流而產(chǎn)生的噪音，改善了工人的工作環(huán)境。同時(shí)，克服了平常因調(diào)節(jié)閥故障對(duì)生產(chǎn)帶來的影響，具有顯著的社會(huì)效益。
（４）系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，參數(shù)超調(diào)波動(dòng)范圍小，偏差能及時(shí)進(jìn)行控制。變頻器的加速和減速可根據(jù)工藝要求自動(dòng)調(diào)節(jié)，控制精度高，能保證生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。
（５）由于變頻調(diào)速器具有十分靈敏的故障檢測、診斷、數(shù)字顯示功能，提高了電機(jī)水泵運(yùn)行的可靠性。
綜上所述，變頻調(diào)速技術(shù)用于水泵恒壓變頻供水系統(tǒng)，具有調(diào)速性能好、節(jié)能效果顯著、運(yùn)行工藝安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。在大力提倡節(jié)約能源的今天，推廣使用這種集現(xiàn)代電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的高科技節(jié)能裝置，對(duì)于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低能耗具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。可以說，變頻調(diào)速技術(shù)是一項(xiàng)利國利民、有廣應(yīng)用前景的智能節(jié)能技術(shù)。
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