变频调速节能控制在水泵电机系统中的应用研究
变频调速在水泵节能技术中的应用研究
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变 频 调速 在 水 泵 节 能 技 术 中 的 应 用 研 究
马新 华 ,李 娟 ,桑建 国
( 江苏大学流体机械-程技术研究 中心 ,江苏 镇江 2 2 1 1 2 1 0 3)
图 1 泵类 变速节 能及节 流节 能的原理 比较
根据功率公式求 出在B V - 况点运行时 的泵的
轴功率为
=p QI / g H2r /
在 C-况点运行时泵的轴功率为 E
P =p QHIr c g I /c /
两工况点的功率之差为
作 者 简 介 :马 新 华 (1 5 一) 男 , 苏 金坛 , 9 6 , 江 副研 究 员 .主 要从 事 流 体 机 械 的 理论 、 计 方 法 及 试 验 研 究 。 设
速 之 间 的关 系理解 调速控 制 时的节能原 理 。 Q、 、 与 之 间 的关 系式 是 : H P Q / 2 1 n 1Q = / 2
1
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/ 2 / 2 =(1 n ) /2 /2 尸 =( n )
圈2 泵类调整转 速运 行的效 率比较
变频调速节能技术在 国外泵行业发展很快 。 实践证明 , 利用变频器调速 , 节能效果 十分明显。 泵采用变频调速电动机后除节能效果明显外 , 主
浅谈变频调速技术在风机、泵类中的节能应用
Q2 ,南于阻 力 曲线 R 不变 ,泵 的特性 取决 于转速 。 如 果 把速 度从 n 降到 n,性 能 曲线 南 ( H ) 为 Q— 变 ( — ), T 况点 则从 a 移到 c ,扬 程从H Q H 运行 点 点
产 费用开支。随着经济改革的不断深入, 市场竞争的不断加剧 , 节能降耗业已成为降低生产成
本 、提 高产 品质量 的重要 手段之 一 。
关键 字: 变频调速 ;节 能
1 引言
八 十年代 初发 展起 来 的变频调 速技术 ,正是 顺 应 了工业 生产 自动化 发展 的要求 ,开创 了一个 全新 的智能 电机时 代 。普 通 电动机 只能 以定 速方 式运 行 的陈 旧模式 ,使得 电动机 及其 拖动负 载在 无须任 何 改动 的情况 下 即可 以按 照生产 工艺要求
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新疆 化 工
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配 备 电机功 率 :7 K ,额 定 电流 :1 8 5W 3 A, 额定 电压 :3 0 8 V,转速 :17 r n 4 7/ ,为上 海 江宁 mi
电机厂制 造 。
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水 泵连 续2 h 行 ,其 中每天 1h 行在 9 % 4运 运 l 0
基于变频调速技术在水泵控制系统中的应用
基于变频调速技术在水泵控制系统中的应用
摘要本文介绍了交流变频调速的原理、节能原理及变频调速技术在水泵控制系统中的应用。应用结果表明,水泵采用变频调速控制,节能效果显著,具有明显的经济效益和社会效益。
关键词变频调速技术;水泵;节能
中图分类号tv7 文献标识码a 文章编号
1674-6708(2010)26-0181-02
0 引言
在工业生产中,风机和水泵的应用范围非常广泛,其电能消耗和相关设备的节流损失及维护维修费用占到生产成本的7%~25%,是一笔不消的生产费用开支。随着经济改革的不断深入,节能降耗已成为降低生产成本、提高产品质量的重要手段之一。
而20世纪80年代初发展起来的变频调速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,它使得电动机及其拖动负载在无需任何改动的情况下即可按照生产工艺要求调整转速输出,从而降低电动机功耗达到系统高效运行的目的。
目前,变频调速技术已经成为现代电力传动技术的一个主要发展方向。卓越的调速性能、显著的节电效果,改善现有设备的运行工况,提高系统的安全可靠性和设备利用率,延长设备使用寿命等优点随着应用领域的不断扩大而得到充分的体现。它顺应了工业生产自动化的要求,开创了一个全新的智能电机时代。
1 交流变频调速原理
三相异步电动机可用下式表示:
式中:n—电动机转速,r/min;
n1—电动机的同步转速,r/min;
p —磁极对数;
f—电源频率,hz;
s—转差率。
由上式可以得出,三相异步电动机的调速方法有3种,分别是:变极调速、变转差率调速和变频调速。但是前两种方法有许多缺点,若变极调速,则调速范围较小,不能实现无级调速;若变转差率调速,低速时转差率大,转差损耗也大,则效率低;若用变频调速,从高速
探讨变频调速技术在水泵节能中的应用
搽 讨 变 频 调 速 技 市 在 水 泵 节 鹾 巾的 应 用
刘玉彬 / 山市曹妃 句供水有限责任公 司 唐
[ 摘 要 ]本 文针对 变频调速在水 泵节能方面谈一些浅显的看法 ,仅供 同行参考 。 [关键词 ]变频调速 水泵节能 特征 曲线 应用
变频调速 在泵与 风机 的节 能方面应 用广泛 ,但在实 际应用 中 1 频调 速 与水 泵节 能 变 往往 南于对影 响其节能效 果 的因素考虑 不周 ,导 致选择 与使用存 水泵节 能离不 开工况 点的合 理调节 。其 调节方 式不外 乎以下 在着较 大的盲 目性 ,影 响其节能 效益 的发挥 。以水泵 为例 ,针对 两种 : 路特性曲线的调节 ,如关阀调节 ;水泵特性曲线 的调节 , 管 影响其调速范围 、 节能效果 的一 些主要因素 , 进行 了分析 和探讨 , 如水泵 调速 、叶轮切 削等 。在 节能效 果方 面 ,改变水 泵性 能曲线 在此基础上指出了变频调速的适用范 围。 的方法 ,比改 变管路 特性 曲线要显 著得 多。因此 ,改变水泵 性能
风 机水泵 为平方转 矩型 负载 ,一般 地 ,风机 、水泵采 用变频 节 能,理 论与实际证明节能在 4 % ~5 % 左 右 ,此类应用 占变频 0 0 器应 用的 3 % ~4 %。对 于变频 器在平方转矩 负载 的应用 系统设 0 J D 计 应 注意 以下 几 点 : 1 )电机通常选 用普通 的异步 电动机 ,并根 据环境需 要 ,选 电 机 防护等级 和方式 。 2 变频器建 议选用风 机泵类 型的 ,电机 与变频 器容量 关系一 ) 般 为 1 1即可 。 : 目前工业控制 中应用最广 泛、使用最 多的反馈 方式之一是 PD I 控 制方式 。P D控 制适用 于压 力 、流量 、温 度等 过程 量 的控制 。 I PD控制器算法的形式为 : I 根据 设定 值 Rt与反馈 值 ( 感器测 量值 ) ( 计 算所得 的偏 ( ) 传 ct ) 差值 :e【 Rt ct (= ( ) )一 ( ) PD控 制器将计算所 得到的偏差的 比例 ( 、 I P 积分 ( 和微分 () ) I ) D 通 过线性组合 形成控 制量 ,近而对 被控对象 进行控 制。其 控制规 律用公式可表示 为:
变频调速技术在水泵控制系统中的应用
变频调速技术在水泵控制系统中的应用摘要水泵调频是利用调节电机输入电源频率的原理进行调节
水泵流量的自动化控制技术,较先前的阀门调节而言,具有节约能源、工作效率高、噪音污染小等特点。本文在此对变频调速技术在水泵控制中的原理和其应用效益进行了分析和论述。
关键词水泵调频;变频调速技术;水泵控制
中图分类号tm921 文献标识码a 文章编号 1674-6708(2011)52-0175-01
随着社会的进步,工业技术得到了快速的发展,在大多数的工业生产、居民生活过程中,水泵得到了广泛的普及和应用。在日常的工业生产或者是生活中,水资源的用量一般会根据实际工业、生活应用环境而定,而传统的水泵对水资源的控制基本上都是横流量控制,显然对于大多水企业或者是社区来说都存在着经济、水资源浪费现象。随着高频电力电子技术的发展,使得电动机及其拖动负载的转速能够根据实际和工作需求的变化而变化,从而有效的降低了能源耗损,目前电频调速技术已经在工业水泵控制中得到了广泛的推广与应用。
1 变频调速原理
我们通常使用的水泵电机为三相异步电机,其转速公式为: n = (1-s) ,式中n 为三相电机的转速,f 为电机电源频率,p 为电机磁极对数, s 为转差率。通过上面的公式可以知道磁极对数、转
差率、电源频率这三大因素都能影响到三相电机的转速。通过实践工作表明,如果通过改变电机磁极对数进行调速,调速范围不太大,不能够有效的进行无极调速;如果采用电机转差率进行调速,可以有效的提高调速范围,但是在低速情况下,转差率比较大,电机的效率比较低;如果采用调节电源频率进行调速,无路是高频到低频,还是从低频到高频都能够保持有限的转差率,电机效率比较高,而且随着电机电源频率的变,化,其调速范围比较广,而且精度比较高。在实际工作中,我们也采用交流调频技术来调节电机转动速度。
变频调速系统技术的研究与应用
变频调速系统技术的研究与应用
随着科技的不断进步和电力设备的智能化发展,变频调速系统技术在
工业生产中得到了广泛的应用。变频调速系统是一种通过调整电机的转速
来控制设备的输出功率和运行效率的技术,具有节能、环保、高效的特点,对于提高生产效率、减少能源消耗具有重要意义。本文将对变频调速系统
技术的研究与应用进行探讨。
变频调速系统技术是在传统的固定转速电机技术的基础上发展起来的。传统电机通常具有固定的转速,当工作负载发生变化时,负载的变化会引
起电机的效能下降,从而浪费了大量的电力资源。而变频调速系统技术可
以通过改变电机的输出频率和电压,实现电机的无级调速,使得电机的转
速能够跟随负载变化,从而达到节能降耗的目的。
变频调速系统技术的研究主要包括电机驱动器的设计和控制系统的优化。电机驱动器是变频调速系统的核心部件,它通过改变输入的直流电压
和频率,控制电机的转速。电机驱动器的设计需要考虑多个因素,如电机
的功率、转矩、转速要求等,同时还需要优化器设计的结构,使得其具备
高效、稳定、可靠的性能。
在控制系统方面,变频调速系统通常采用PID控制算法,通过测量电
机的转速和负载的变化,实时调整驱动器的输出信号。PID控制算法具有
简单、稳定、易于实现的优点,广泛应用于变频调速系统中。此外,还有
一些先进的控制算法,如模糊控制算法、神经网络控制算法等,可以进一
步提高变频调速系统的控制精度和稳定性。
变频调速系统技术在许多工业领域中得到了广泛的应用。首先是风力
发电领域,由于风力发电机组的输出功率与风速的关系密切,所以变频调
速系统可以根据风速的变化,实时调整发电机组的转速,提高发电效率。
变频器在水泵调速中的应用优劣势分析
变频器在水泵调速中的应用优劣势分析
随着现代工业的发展和节能环保理念的日益普及,利用变频技术对水泵进行调速已经成为了一种趋势。而常用的变频器就是应用较为广泛的一种电力调节装置,它主要利用了运动学和电子学原理,实现对电机转速的调节。相信很多人对变频器在水泵调速中的应用都比较关心,下面我们来分析一下其应用的优劣势。
一、优势
1.节能:传统的调速方式需要通过“堵流调节”等方式,来调节水泵的流量或压力,然而这样做不仅效率低,而且还会浪费很多能源。而利用变频技术进行调速,我们可以根据实际情况来调节水泵的流量或压力,实现能源的高效利用,从而达到节能的目的。
2.稳定性好:利用变频调速可以通过改变电机的转速来调节水泵的流量或压力,从而实现在各种工况下的稳定性调节。而传统的调速方式则需要通过机械配管甚至更改进出口阀门来实现流量调节,相比之下,效果并不理想,而且易受到外界因素的干扰。
3.运行平稳:变频器的调速方式可以使水泵在调速过程中实现平稳启停,避免了传统的调速方式中频繁启停、冲击等问题,大大延长了水泵和电机的使用寿命。
4.维修方便:在传统的调速方式中,若要改变调速的流量或压力,还需要更换流量阀门,改变管路等,而利用变频器进行调速,只需要通过调节变频器参数等方式即可实现,简单方便。
5.安全可靠:利用变频器进行调速,我们可以通过对电机的过压、欠压、过流、短路等方面进行实时监测,确保水泵的运行安全,避免常规调速方式中因流量过大或过小而导致的运行不稳定等问题。
二、劣势
1.成本高:利用变频器进行调速需要安装一些传感器和控制器,每台变频器的价格也比较昂贵,而且需要花费一定的费用进行维护,这一方面会增加工程项目的成本。
变频调速技术在供水系统中的应用
变频调速技术在供水系统中的应用
变频调速技术是一种在供水系统中广泛应用的技术手段,其通过调整电机的转速来控制水泵的流量和压力,从而实现对供水系统的精确控制。本文将从供水系统的需求、变频调速技术的原理和优势以及应用案例等方面进行探讨。
一、供水系统的需求
供水系统是城市和农村中不可或缺的基础设施,用于为居民、企事业单位提供稳定的供水服务。然而,传统的供水系统一般采用恒速运行的方式,无法根据实际需求进行灵活调节,存在能耗高、运行效率低等问题。因此,需要引入变频调速技术来提高供水系统的运行效率和节能性。
二、变频调速技术的原理和优势
变频调速技术是一种通过改变电机的输入电压和频率,从而调整电机转速的技术手段。在供水系统中,通过变频器控制电机的输入信号,可以实现对水泵的转速精确调节。这种技术具有以下几个优势:1. 节能高效:传统的供水系统采用恒速运行,无法根据实际需求进行调节,导致能耗浪费。而变频调速技术可以根据实际需求动态调整水泵的转速,避免了过剩能耗,提高了供水系统的能效。
2. 精确控制:供水系统往往需要根据不同的用水需求来调节流量和压力,传统的供水系统无法满足这种要求。而采用变频调速技术可
以根据实际需求精确控制水泵的转速,从而实现对供水系统的精确控制。
3. 减少设备损坏:传统的供水系统由于无法根据实际需求进行调节,容易导致水泵的频繁启停,从而增加了设备的损坏风险。而采用变频调速技术可以实现平稳启停,减少了设备的损坏风险,延长了设备的使用寿命。
1. 城市供水系统:在城市供水系统中,采用变频调速技术可以根据不同的时间段和用水需求,灵活调节水泵的运行状态,从而提高供水系统的运行效率和节能性。例如,在用水高峰期可以提高水泵的流量和压力,而在用水低谷期可以降低水泵的流量和压力,以达到节能的目的。
变频器在水泵控制系统中的应用
变频器在水泵控制系统中的应用变频器在水泵控制系统中广泛应用,它可以实现对水泵的调速、运行控制和能量节省等功能。以下是变频器在水泵控制系统中的主要应用:
1.调速功能:变频器可以根据实际需求,通过改变电机的频率和电压来调整水泵的运行速度。这使得水泵能够根据不同的流量和压力要求灵活运行,满足系统的实际需求。通过调速功能,可以避免水泵运行过程中的能耗浪费,提高能源利用效率。
2.软启动和平滑停机:变频器可以实现水泵的软启动和平滑停机,减少启停过程中的冲击和压力波动,延长设备的使用寿命。软启动功能可以避免电网电压剧烈变化对设备的损害,平滑停机功能可以减少水击和管道震动。
3.压力控制和流量控制:通过变频器的控制,可以根据系统的需要对水泵的输出压力或流量进行精确控制。变频器可以根据传感器反馈的压力或流量信号,自动调整电机的转速,使得水泵能够稳定运行在所需的工作点上,确保系统的稳定性和可靠性。
4.节能功能:由于变频器可以根据实际需求调整电机的转速,可以避免水泵在低负荷或过大负荷条件下运行,从而节省能源。变频器的调速功能可以根据系统需求精确调整电机的转速,避免不必要的能耗。
5.故障保护和诊断:变频器具有故障保护和诊断功能,可以监测和检测水泵系统的运行状态。一旦发生异常,如过流、过压、欠压等情况,变频器可以及时响应并采取相应的保护措施,防止设备受损。
综上所述,变频器在水泵控制系统中的应用可以实现水泵的调速、
软启动、平滑停机、压力控制、流量控制、节能功能以及故障保护和诊断等功能,提高系统的稳定性、可靠性和能源利用效率。
变频调速技术在水泵控制系统中的应用
变频调速技术在水泵控制系统中的应用
摘要:现如今我国工业经济快速发展,其中电力行业虽然取得了一定的发展,但是资源浪费严重。变频调速技术是结合现代先进电力电子技术和计算机技术的一项高效节能技术。从80年代开始广泛运用到工业建设,从而有效地提升了企业的竞争力,被越来越多的工业企业所认可和采用,当前国内外国家政府都十分重视这一技术的推广。
关键词:变频调速技术;水泵控制系统;原理;特点;应用
水泵调频是运用调节电机输入电源效率的理论进行调节水泵流量的自动化控制技术,与以前的阀门控制比较,具有自动功能、减少浪费、减少工作量、降低噪音等优点。本文主要介绍了变频调速技术在水泵控制中的原理、特点以及应用效益等进行了详细的阐述。
一.变频调速的技术原理及其特点
(一)变频调速的技术原理
我们一般使用的水泵电机为三相异步电机,其转速原理为:n=60fp(1-s),式中n为三相电机的转速,f为电机电源频率,p为电机磁极对数,s为转差率。经过上面的原理可以明白磁极对数、转差率、电源频率这三大因素都关乎到三相电机的转速。经过实践工作得知,如果经过改变电机磁极对对数进行调整,调整的幅度不能太大,从而导致了不能进行有效的无极调速;如果采取电机转差率实行调速,能够道道增加调速的范围,然而在低速的情形下,转差率较高,电机的效率就会很低;如果开展调解电源频率实行调速,不管是高频到低频,还是低频到高频都能实现一定的转差率,电机效率达到比较高的程度,另外也会根据电机电源频率的变化,其调速范围不断扩大,并且准确度极高。在实际工作过程图中,我们一般都采取交流调频技术来调节电机转动速度。
变频器控制在水泵中的应用与节能分析
变频器控制在水泵中的应用与节能分析
摘要:在我国的资源系统中,水泵作为其中尤为重要的组成。在传统模式下,水泵运行的资源耗损情况十分严重,因此,如今应提高对节能降耗理念的重视,
为了确保节能降耗效果的充分发挥,在水泵运行过程中,可高效运用变频器。本
文对变频器控制在水泵中的应用与节能进行了深入分析,旨在为更多的业内人士
提供有价值的借鉴与参考。
关键词:变频器控制;水泵;节能
前言:对于相关统计而言,水泵的运用在全国发电量中占据20%。因此,有
效提高水泵应用技术水平,增强运行条件的有效改善与实现节能降耗拥有非常重
要的作用。传统模式中,水泵的运行利用阀门严格控制运行状态,在选择型号过
程中,唯有推动变频器的不断提高才可为整体的安全运行提供保障。在水泵的运
行过程中,为了消除阻力导致的能源大量耗损,为经济价值的实现造成严重影响。
1变频器控制水泵运行的基本原理
变频器应进行水泵工作转速的高效控制,其原理与节能模式一般为:在水泵、阀门、管道构成的管道体系中,水泵可消除管道阻力,泵送出水。在没有充分运
用变频器的管道系统中,水泵泵送水的流量可通过水阀门进行水量的调节,水泵
应消除水阀和管道的阻力。通过变频器管道系统的利用,出水阀不需要控制,水
泵仅需要消除管道阻力即可,管道对水泵扬程的要求较低。在这种情况下,应加
强水泵流量的改善,为水泵转速进行直接调整,为水泵扬程与管道阻力互相匹配
提供保障。
图
1水泵调速过程中性能改变原理
管道阻力与泵送流量关联密切。水泵调速中性能改变
的原理如图1所示,水泵进水阀与出水阀都开启,水泵运行转速为n,水泵工作
变频调速在水泵节能系统中的应用
水泵的调节 , 从原理上讲 是通过改变泵 的性能曲
线或 者管道 阻 力 曲线 来 改变 泵工 况点 实现 的 。 如图 1 所示 , 水泵 的特 性 曲线 4与 管 道 阻力 曲线 3的交 点 A是 泵运行 工 况点 。阀门控 制进行
节 流 调节 时 , 由于要 减少 流量 , 小 阀门时 摩擦 阻 关
A p ia i n o ra e Fr qu nc r a e S e d pl to fVa ibl e e y Va i bl p e c i e g a i g S se fW a e m p n En r y S v n y tm o t r Pu
Ab t a t sr c :Ac od n o t e a a y i o u n r y s vn ,d rn h u e fe eo i ,t e q a t y o c r ig t h n l s f mp e e g a i g u g t e p mp v r d v lct s p i i i y h u i f n t
变频调速技术在水泵上的节能改造
变频调速技术在水泵上的节能改造
1. 引言
水泵在工业、建筑等领域中广泛使用,为生产和生活提供了水资源。然而,传统的水泵使用固定转速驱动,存在能量浪费等问题。使用变频调速技术进行节能改造,可以提高水泵的效率,降低能耗,是现代水泵技术的发展方向。
2. 变频调速技术
变频调速技术是指通过改变电机的供电频率,控制电机的转速和负载。它可以满足不同负载下的输出功率需求,降低电机的启动电流,提高工作效率。变频调速技术可以应用于各种电机驱动装置,如水泵、风机等。
3. 水泵节能改造的必要性
传统水泵使用固定转速驱动,无法适应负载变化的工况。在实际使用过程中,水泵通常处于部分负载状态,导致能源的浪费。使用变频调速技术,可以根据负载变化精确控制水泵的转速,降低能耗,提高工作效率,达到节能的目的。
4. 变频调速技术在水泵上的应用
4.1 水泵的工作原理
水泵是一种固定转速的动力设备。它通过电机带动叶轮转动,产生离心力,将物质从低位输送到高位,实现液体的自流或供压。水泵的流量和扬程是其工作效率的两个重要指标。
4.2 变频调速技术的工作原理
变频器是变频调速技术的核心设备。它将固定频率的电能转换为可变频率的电能,供给电动机进行调速。变频器的主要部件有整流电路、中间电路和逆变电路。整流电路将交流电转换为直流电,中间电路将电压和电流进行稳定,逆变电路将直流电转换为可调频的交流电。
4.3 变频调速技术在水泵节能改造中的应用
使用变频调速技术改造水泵,可以实现以下效果:
•精确控制水泵的转速,降低能耗。
•减少启动电流,延长电机的寿命。
高压变频调速节能控制技术在水电厂水泵系统中的应用
( k Wh ) 。 按 水 电厂 平均 上 网 电价 为0 . 3 元/ k Wh 进行 佶 算 , 则采 用
从 大量 研 究 资 料和 实 践 工作 经 验可知 , 将 辅机 水 泵 系统 常 规 的
定 速 节 流静 态 调 节 方 式 升 级 改 造 为 变 频 节 能动 态调 速 控 制方 式 , 可 以确保 水 泵拖 动 系统 长 期输 出与输 入 间 的动态 平 衡 , 其 节 能效 果
非 常明显 …。
线
源频 率 ( 厂 ) 、 转差率 ( s ) 、 以及磁极对数 ( P ) 三个 特 性 参 数 间又 具
有一定 的逻 辑 关 系, 即:
:
! ! 二 坐
p
( 1 )
图1 6 . 3 k V 高压水 泵系统变频节能升级改造 方案
从式 ( 1 ) 可 以看 出, 要 想 确 保 水泵 电 机 拖动 系统 处 于节 能 经 济 运 行 工况 , 就 需 要 动 态 调 节 电机 拖 动 系统 的输 出转 矩 , 即调 节水 泵 4 高压 水 泵 系统 变 频 节 能升 级 改造 节 能经 济 效 益 分析 电机 的转 速 。 通 过 改 变 电机 转差 率 ( S ) 和 磁 极对 数 ( P ) 两 种 方 式 来 为 了分析 水 电 厂一 期 水泵 系统 采 用6 . 3 k 高压 变 频 器为 核 心 的 改 变 水 泵 电机 的 输 出转 速 ( 转矩 ) , 将 会 涉 及 到对 整 个 水 泵 电机 内 变 频 节 能 调 速 控 制 系统 进行 技 术 升级 改 造 后 的 经济 效 益 , 按 照图 部 机 械 结 构 优 化 改 进 ,这 在实 践 工 程 应 用 中不具 备很 强 的 普及 应 I 所 示 的 改 造 方案 将 两 台6. 3 kV高 压 水 泵 电机 进 行 升 级 改 造 ,将 用特 性 。 因此 , 改变 水 泵 电机输 入 电 源频 率 ( f ) , 其 不仅 在 理 论研 究 期 排 水 水 泵变 频 调 速 运 行 工 况 下的 电 机 全 年 用 电量与 未 进 行 改
浅析变频调速技术在风机、泵类中的节能应用
助外力 , 通 过夹 具将待 焊件 尽可 能实现 刚性 固 定, 从而有 效地
控制角变形 和弯 曲变形 。( 2 ) 焊接过程 措施 。控制焊接 参数、 有 效选择焊接 顺序 、 加热 、 碾压 、 激冷 等方法 可实现对焊 接变形 的 控制 。比如 , 铝合金焊接 时在焊枪两侧对 母体金属加热 , 能够使 电弧金 属变形 减 小, 降低焊 缝 区域 的剪切应 变 , 从 而实现 对焊 接 变形 的控 制。 激冷 方法也是控 制焊接变形非常有 效 的工艺方 法, 随焊激 冷能够显 著降低焊接残余 应力 , 减 小焊接变形 。 在焊 接时, 尤其 是在 多道焊 接过 程 中, 焊 接顺 序 的选择对 残余 应力
工件 一直 加热到 锻造温 度 以上 , 然 后再 矫正 。相 比整体 加热 , 局部 加热在 效果 、 成 本 以及 使用 范 围上 都有很 多优 势 , 局部 加 性 的相互 作用而 产生 塑性变 形 , 冷 却后又 收缩 , 抵 消焊 接 时的
G o n g y i y u J i s h u 三 至 兰 垫 l
源自文库
浅析变频调速技术在风机 、 泵类中的节能应用
张雪 莲
( 山西 铝 厂设 计 院 , 山西 运城 0 4 3 3 0 4 ) 摘 要: 首先 对 变 频 器 的作 用 和 种 类 进行 了阐 述 , 随 后 分 析 了风 机 、 泵类 变 频 节 能 的工 作 原 理 以及 变 频 调速 与 风 机 、 水 泵 的节 能 原
浅谈变频调速在水泵节能中的应用技术
() 5 易于实现过程 自动化 ; () 6 必须有专用的变频 电源 , 目前造价较高;
() 7 在恒转矩调速 时, 低速段 电动机 的过载能力大为降低 。
2 变频器容量确定的几种方法
变频调速是通过变频器来 实现 的,对于变频器 的容量确定 至关重要, 比较简便的方法有三种:
() 1 电机 实际功率确定法 。首先测定 电机的实际功率, 以此 来选用变频器 的容量 。 () 2 公式法。设安全系数 1 5 则变频器的容量 ., 0
较多, 电网有污染, 电机 自身增加损耗, 对 使 引起 电源自文库发热 。 变频
压力传感器就会将此压力传给智能调节器 ,智能调 节器就会发 出指令 ,使变频器输 出电源的频率降低,从而使电机 的转速 降 低, 最终达到设定值 O1MP 。为 了安全起 见, .6 a 在安装变 频装 置
时, 保留了原有 的工频控制设备及 挡板 调节水量控制设备 , 在变
流信号。当系统用水量小时, 水泵 出口的压力升高, 压力传感器
式中: P_一 电机 负载 ;
h_一 电机 功 率 。
的阻值减小 ,4 2 V直流 电源把压力传感器 的阻值转变 为 电流信
号, 使其对智能调节器输入的 电流信号增大, 调节器显示压力值 升高, 同时与设定值 比较后 , 对变 频器 反向输 出的 电流信 号进行 调节 。该信 号输入变频器后经内部处理使输 出电源 的频率逐渐 变小, 电动机转速下降, 同时水泵 的转速也下降, 出水量减少 。 当 系统用水量大时,系统压力逐渐降低,变频器 输出电源频率 升 高, 电动机转速增加, 供水量增大, 满足系统用水量要求。 当供 水 量与用水量基本 持平 时, 变频器就会 以该点 的频率运行 , 这样 就 实现 了系统压力的恒定 , 同时水泵也一直运行于最经济的状态 。 如 : 口压力 设定值 为 01MP , 出 . 6 a 当管 网压力高于 01MP . 6 a时 ,
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变频调速节能控制在水泵电机系统中的应用研究摘要:建筑给排水系统中水泵电机的控制和稳定运行,是确保建筑给排水安全可靠、节能经济高效稳定运行的重要保障性基础。为解决原有给排水系统中水泵电机运行中存在的电能浪费严重、起动冲击较大、综合使用寿命较短等问题,针对建筑给排水系统中3台(两用一备运行方式)220kW水泵电机的现场供水工艺要求,提出了将水泵电机控制方式由常规直接起动,改变为以变频器和PLC为控制核心的变频调速节能控制方案。从运行数据统计分析结果表明,水泵电机采用变频调速节能控制方案,达到了节能改造性能要求,实时平滑调控和节能效果均十分明显。
关键词:水泵电机变频调速节能变频器
高能耗已成为建筑给排水系统水泵电机安全可靠、节能经济的高效稳定调节运行的一大瓶颈,提高水泵电机的运行可靠性、调控平衡性能、以及电能综合利用效率,对低碳绿色环保新社会中的建筑节能降耗有着非常重要的作用。因此,如何结合电机调节运行控制的基本原理,采取有效的技术升级改造措施,降低水泵电机的运行费用就成为建筑节能降耗迫切需要解决的问题。从目前国内外有关水泵电机调控技术来看,较为有效的节能降耗技术措施就是采用变频调速自动控制技术,对常规的继电器额定容量控制技术进行技术升级改造[1]。
1 水泵电机变频调速控制原理
在变频调速控制系统中,水泵电机控制系统在从煤矿配电网系统中获得频率为50Hz的交流电源后,就会通过PLC控制器发出对应命令,经变频器内部整流电路、滤波电流等相关电路转换成直流电源后,再经变频器控制单元的直流逆变电路转换成频率f和电压U均满足电机实时调控需要的交流电源,直接供给电机拖动系统中提供动力,经电机拖动系统转换输出所需的转矩,实现对水泵电机拖动系统的动态变频调节控制。对于水泵电机拖动系统而言,根据整个拖动系统需求侧需水量的动态波动变化,通过PLC控制器和变频器组成变频调速控制系统中的相关功能单元的动态调节,来优化水泵电机的实时调节运行的工况曲线,达到节能降耗动态调控的目的[2]。水泵电机节能经济运行工况曲线,具体详见图1所示。
图1中可以直观看出,水泵电机在正常运行时,其额定运行工况点处于A点,当用户需求水量随负荷波动从降低到的过程中,如采用常规阀门静态调节控制,则整个水泵拖动系统的供水管网自身所具备的管阻特性将会从(阀门全开)向(阀门关小)方向进行实时调节,对应工况点将会从A点调到B点,整个调节过程中功率由OQ1AH1变为OQ2BH2,变化较小,但电机电能转换功率(效率)却随之降低非常多。另外,水泵电机运行工况的突然从A点跃变到B点,将会给整个供水管网带来非常大的冲击,会影响到需求侧的水量的正常供应,影响用户安全可靠、
节能经济的正常高效生产。
采用PLC和变频器对电机拖动系统进行技术升级改造后,可以根据需求侧用户用水量的波动情况,实时动态调节水泵电机的输入电源频率来进行运行转速调节。在图1中,当整个电力拖动系统需求侧需水量由降低到的变化过程中,水泵电机的实时调节运行工况曲线,金贵从额定转速的平滑过渡到运行工况曲线上,对应工况点将由A点平滑过渡到C点。按照面积估算法可以获得,当水泵电机拖动系统采用基于PLC和变频器的变频调速控制系统的技术升级改造后,其在同等流量变化调节下,整个电机拖动系统理论节约的电能资源为图1中阴影部分H2CBH2所示,不仅其能进行平滑稳定调节控制,同时整个系统节能节电效果十分明显。
2 水泵电机变频调速节能改造技术要点
建筑给排水系统中水泵电机采取基于PLC与变频器的变频调速技术升级改造中,其节能实现的基本控制要求包括以下多个方面。
(1)节能控制系统应具备抑制电磁干扰的相应有效技术措施,能够防止非正弦波干扰水泵电机控制系统中的电脑主机、计时器、传感器等精密仪器设备的高效稳定工作,也就是采用变频调速控制系统进行技术升级改造过程中,不能改变水泵电机控制系统的其它功能单元和元器件设备的正常稳定运行性能参数。
(2)在变频调速节能运行过程中,当水量检测系统出现故障时,变频调速控制系统将以电机拖动系统上限频率进行恒功率运行,以确保系统最大的水量。当变频调速控制系统出现故障时,能够发出声响及指示灯指示,提醒运行管理人员进行相关设备性能检查,同时起动原控制系统(如:软起动、继电器直接起动等)。
3 水泵电机变频调速节能改造效益分析
3.1 电机变频调速节能改造方案
建筑给排水系统中共采用3台(两用一备运行方式)的水泵机组,其轴功率为203kW,配置异步电动机型号为Y355M1-2-220kW/380V F 级IP55,功率为220kW。为了提高给排水电机拖动系统运行的经济可靠性,结合建筑给排水系统的实际运行工况,遵循“最小改动、最大可靠性、最优经济性”等电机拖动系统技术升级改造基本原则,决定采用基于PLC与变频器的变频调速控制对给排水电机拖动系统进行技术升级改造,1#水泵电机采取变频运行方式,2#水泵电机采取工频运行方式。
3.2 水泵电机变频调速升级改造节能效益分析
为了分析采用变频调速技术升级改造后,水泵电机拖动系统所取得的节能经济效益,将2台工作用水泵电机中的1台采取工频调节运
行工况,另外1台采取变频调速运行工况。2台参数相同水泵电机的实际运行数据比对,如表1所示。
从表1可知,在各项运行技术指标和环境均相同情况下,1#水泵电机相比2#水泵电机其调节运行工况性能要更加平滑稳定,平均运行电流降低到287A,比工频运行额定电流的416A,要直接降低129A,理论节电效率为:
实际节电效率为48%,节能节电效果十分明显。
4 结语
采用基于PLC与变频器的变频调速控制,能有效控制给排水系统的电机工作效率,降低电机运行能耗,达到增收节支、降低运营成本的目的。同时,采取变频调速技术升级改造后,能够实现电机的软起动和设备软运行,并实现了电机拖动系统过压、过流、缺相等多种保护功能,消除了电机起动、调节过程中的电流、电弧冲击问题,避免了运行工况突然改变水垂现象的发生,大幅度降低了设备冲击冲击损害,降低了温升及运行噪,可以大大延长电机、接触器、以及给排水系统中的轴承、阀门、管道等机械设备的综合使用寿命。