变频调速技术在水泵控制系统中的应用
变频调速在水泵节能技术中的应用研究
也就是说 ， 阀门控制流量时 ， △ 用 有 Ｐ功率被浪
费掉了， 图示 阴影部分 即浪费掉 的能量 。并且随 工作效率 、 干扰 能力 等方 面也 是 以前 的 抗 着 阀门不 断关小 ， 这个损 耗还要继续 增加 。可 偿 、 见， 如果不用 减小 出 口阀 门开度 的方 法控制流 交流调速方法无 法 比拟 的 。 量， 而是将泵 的转速调节 ， 随着泵输 出压头的降 低， 消耗在 阀门上 的功率完全可以避免。所 以在 经常改变工况运行 的泵中 ， 通过调节其转速改变 其工况的节能方法是非常有效 的。 也可用泵 的流量 Ｑ、 扬程 、 轴功率 Ｐ和转
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ＤＲ ＮＧＥ ＮＯ ＲＲｌ Ｔｌ Ａｌ Ａ ｌ ＧＡ ｏＮ ＭＡｃＨｌ Ｒ Ｖ １２ ． ＮＥ Ｙ ｏ．４Ｎｏ Ｉ
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
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)26-0181-020 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,从高速到低速均可保持有限的转差率,因而具有高效率、宽范围和高精度的调速性能。
所以,我们认为交流变频调速是三相异步电动机调速的一种理想方式。
交流异步电动机变频调速可以分为两大类:交—直—交变频调速与交—交变频调速。
变频调速技术在水厂中的应用与实现
变频调速技术在水厂中的应用与实现摘要变频调速技术能够有效的降低能耗，增加产品的质量和产量，在现实的生产活动中具有广泛的应用价值。
本文总结了变频调速技术在水厂主要环节的应用及实现过程。
关键词变频调速技术；水厂；应用中图分类号tu991 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）43-0087-021 泵房恒压供水系统1.1变频调速技术在泵房恒压供水系统中的应用在水厂的供水过程中，水泵的流量往往受到许多外界因素如外界用水情况的变化而变化，而且水泵的扬程也会受到来自流量以及吸水井水位等因素的影响。
所以为了使水泵总能够维持在一个相对高效的工作区间内，必须进行一些人为的控制。
以前为了达到这样的目的，往往采用的方法是利用阀门或者多台水泵投切进行控制，但这种方法往往效果不佳，并且操作时的不确定性因素较多。
为了解决这一问题，水厂一般采用把大功率变频器应用在水泵上的方法，利用变频调速技术使水泵一直处于一个相对高效的区间内工作，从而既实现节能降耗的目的，又使得水厂的产量和质量更上一层楼。
1.2变频调速技术在恒压供水系统中的实现变频恒压供水系统的调节方法是pid算法，系统具体的调节过程如下所述：1）由计算机通过plc对变频泵输入供水压力设定值pset，当运行变频泵时，为了使管网内的压力pout与设定频率pset 基本相等，水泵上的变频器会根据供水管网中的压力变化，自动对变频泵的频率f进行调节，最终达到对供水管网内压力的调节目的；2）当供水管网压力小于设定的压力时，在水泵变频器的调节下，水泵的频率不断上调，一直达到最大值fmax。
如果此时的送水压力仍然小于电脑的设定值时，即poutpset）时，则恒压供水系统的plc就会发出指令停止一台供水定速泵，同时将变频泵频率逐步上调，直至达到设定值；若供水变频泵频率再次调至最大fmin则会再次重复这一过程直至达到预设压力。
2 滤池反冲洗系统2.1变频调速技术在滤池反冲洗系统中的应用为了使滤池的效率值不断提高，必须要对滤池进行必要的清洗，从而使滤池不断的恢复并继续发挥自己的功效，滤池反冲洗就是解决这一问题的最好手段。
探讨变频调速技术在水泵节能中的应用
低 压 通 用 变 频 输 出 电 压 为 ３０ ～ ６ ０ ８ ５ Ｖ， 输 出 功 率 为 ０７ ．５～４ ０ Ｗ， ０ ｋ 工作 频率为 ０～４０ ｚ 它的主 电路都采用交一直一 ０Ｈ ， 交电路 。变 频器对 电动机控 制是根 据 电动机的特性 参数及 电动机 运行要求 ，通过对 电动机 电压 、电流 、频率 进行控 制达 到满足 负 载的要求。 目前变频器对 电动机的控制方式大体可分为 Ｕｆ ／ 恒定控 制、 转差频 率控 制 、 量控制 、直接转矩控制 、非线性控制 。 矢
苣业研 夯
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
以此来 调节水 泵 。如果压 力值仍 达不 到要求 ， Ｌ Ｐ Ｃ和变频器 相互 配合 ，投 入多 台水泵运行 。在 目前 ，在众 多的 Ｐ Ｃ程序 编写时 ， Ｌ 般有 两种编 写方式 以控制 水泵 电机的运 行方式 ：第一种 方式为 首先投 入运行 的水泵 继续变 频运行 ，而后投 入的水 泵直接 切换 到 工频运行 ，按照此种方式依次投入多 台；另外一种方式与此相反 ， 将 首先运 行 的水 泵通过 Ｐ Ｃ与 变频器 断开 ，并将其 直接投人 到系 Ｌ 统 中，即切换 到工频 使用 ，相应 地 ，Ｐ Ｃ控制继 电器将 第二 台水 Ｌ 泵与变频器连接 ，变频器重新开始工作 ，由低到高进行频率调节 ， 即控制 电机转 速 ，直 至满足 需求 。当然 ，可根 据不 同的变频器 生 产产家所 提供 的变频 器性能 ，选用不 同 的控 制方法 。根据第二 种 ＰＣ Ｌ 控制方式 ， 同时 ， 照程序流程图 ， 对 详细介绍系统的运行过程。 在用水量不 大的时候 ，“ 号泵” 在变频器控制 下工 作。当用 １ 水 量增大 ，变频器进行 调节 ，当 “ 号泵 ”已经达 到额定 频率而水 １ 压仍然不足时 ，经过短暂 的延 时后 ，将 “ 号泵 ”投人到工频运行。 １ 与此 同时 ，变频 器 的输 出频 率被置 为零 ，然 后将 “ 号泵 ” 投 人 ２ 到变频运行。如果 “ 号泵 ” 也达 到额定频 率而水压仍然不中时 ， ２ 控 制器会做 “ ２号泵”切换 到工频工作 ，紧接着将 “ ３号泵 ”投入 到变频运行 ，依 次类推 。如果用水量减少时 ，则遵循 “ 先人先出” 的原则 ，即先运 行 的工频泵 先停 止。先从 “ 号 泵” 开始 ，依 次 １ 退 出工作 ，完成一次加减泵 的循环 。如图 ４所示 。
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。
电机变频调速可以分为两种情况，一种是交流转直流，最后直流转交流进行调速，另外一种就是交流直接转交流调速，实际工作中应用比较广泛的是前者。
变频调速技术在风机、水泵控制系统中的应用
领域 普 遍 ； 电 能 耗 损 和 譬 如 阀 门 、 扳 有 关 配 置 的 节 流 亏 损 以 及 如 下 关 系 ： 其 档
保 护 、 理 花 费 占 到 制 造 工 本 的 ７ ２ ％ 。 一 笔 非 常 大 的 制 造 花 费 修 ％一 ５ 是 花 销 。随 着 财经 改 制 的不 停 深 人， 业 经 济 的市 场 竞逐 的不 停 加 重 ； 商
４ ９
７ ． ２９ ５ ２ Ｌ
３ ． ４３
、
风 机 水 泵 控 制 设 备 现 状
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
在 各 种 工 业 用 风 机 、 泵 中 。 锅 炉 鼓 、 风 机 、 井 、 心 泵 水 如 引 深 离 等 ， 部 分 是 额 定 功 率 运 行 ， 机 流 量 的 设 计 均 以 最 大 风 量 需 求 来 大 风 设 计 ， 调 整 方 式 采 用 档 板 ， 门 、 流 、 停 电 机 等 方 式 控 制 。 法 其 风 回 起 无
形 成 闭 环 控 制 ， 很 少 考 虑 省 电 。水 泵 流 量 的 设 计 同 样 为 最 大 流 量 ， 也
６ ０ ５ ０
６ ０ ５ ０
３ ６ ２ ５
２ ． １６ ｌ． ２ ５
压 力 的调 控 方 式 只能 通 过 控 制 阀 门 的大 小 、 机 的启 停 等 方 法 。 电 电
由上 表 可见 ： 需 求 流 量 下 降 时 ， 节 转 速 可 以节 约 大 量 能 源 。 当 调 例 如 ： 流 量 需 求 减 少 一 半 时 ， 通 过 变 频 调 速 ， 理 论 上 讲 ， 需 当 如 则 仅 额定 功 率 的 １ ５ ， 可 节 约 ８ ． ％ 的能 源 。 ２．％ 即 ７５ 四 、 泵 变 频 调 速 控 制 系 统 的 设 计 水
变频调速技术在循环水泵中的应用
表１ 变频 器 主 要 技 术 参 数
特 性 控 制 方 法 技术 数 据 ７ ５～９ ０ ｋ Ｗ 线性 Ｖ ／ Ｆ控 制 ４ ７～６ ３ Ｈｚ ０～６ ５ ０ Ｉ － Ｉ ｚ ０～１ ０ Ｖ ０～ ２ ０ ｍＡ 一１ ０ Ｖ 一＋１ ０ Ｖ ０～１ ０ Ｖ ０～２ ０ ｍＡ 电 源 电 压 和 功 率 范 围 ３ ＡＣ ３ ８ ０～４ ８ ０ Ｖ ±１ ０ ％ 输 入 频 率 输 出频 率 模拟输入 １ 模拟输入 ２
模拟输 出
２个 可编程（ ０—２ ０ ｍ Ａ）
继 电 器 输 出
妻 等 ’ ｌ ｛
作者简 介 ： 宋超英 （ １ ９ ７ １一） ， 女， 山西长治人 ， 工程师 ， 从 事机 电技术工作。
３ ３
宋超英 ： 变频调速技术在循环水泵 中的应用
第２ ３卷 第 １ 期
理论上如流量为电动机长期处于保护状态减少了设备的停机时间额定流量的75使感应电动机转速控制在额定转延长了使用寿命降低了电气设备的故障率减少了速的34运行其轴功率为额定功率的42与采电动机运行电能消耗使循环水泵实现了节电节用阀门调节相比可减少58的功率如流量下降水节省人力的目标最终达到使供热系统高效率运到额定流量的50使感应电动机转速在额定转速行的目的的12运行其轴功率为额定功率的18与阀门调责任编辑
摘 要： 文章通过分析循环 水泵的运行状况 ， 提 出了循环 水泵进 行变频 调速控 制 的必要性 ， 并结 合实 际应
用对其进行 了节能效果分析 。 关键词 ： 循环水 泵 ； 变频器 ； 调速 ； 节能 中图分 类号 ： Ｔ Ｍ６ ２ １ 文献标识码 （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ ． ０ ０ ３ ３ ． ０ ２
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。
电机变频调速一般可以分为两种情形，一种是交流转直流，然后直流转交流实行调速，第二种就是交流直接转交流调速，实际生产过程中前者的使用率较高。
该电路主要包括回路整流器、电路滤波器、逆变器。
回路整流器，此种整流器是一种桥式电路，其主要功能是把交流电转换为直流电，从而来供电流逆变器运用。
变频调速在水泵节能系统中的应用
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
人功率大 、 能量消耗严重 。本文 主要 以水泵系统 为例 阐述节 能方 法 。
如拖动 水 泵 的 电机 不 采 用调 速 控 制 ， 泵 的 则 流量通 常 只能 通过 调 节 阀 门来 控 制 ， 结 果造 成 其 很 大 的能量 损 失 。但 如 果在 泵系统 中采 用 变频调 速技 术 ， 系 统根 据 需 要运 行 ， 提 高 效率 、 少 使 将 减 浪费 ， 使泵 的 电耗 明显 下 降 。同时 随 着 数 字控 制 技 术 的迅 速发 展 ， 变频控 制 日臻 完善 ， 水泵 采用 变
筑 中的风 机 和 水泵 处 于 开 环 、 恒速 、 天 ２ 全 ４小 时
频 调速 ， 了其 明显 的节 能效果 外 ， 除 也从 根本 上解 决 了起 动 冲击 问题 ， 改 善 电网 电压 、 长设 备寿 对 延 命 等有 很大 好处 。
１ 水泵运行 时的节能机理
水 泵 在运行 中改 变运 行 工况点 的位 置 、 流量 、 扬 程 等运行 参数 ， 能适 应新 的工 作状 况 的需要 。 就 水 泵 的工况 点 是 由泵 性 能 曲线 和 管道 阻力 曲线 的 交点 确定 的 。 因此 ， 要这 两条 曲线 之 一 的形 状 只 或位 置改 变 ， 况点 的位 置 也 就 随 之 改 变 。所 以 工
ｃ ａ ｅ ａ ｄ ｐ ａ ｔ ｅ ｔｋ ｎ ｅ ａ ｐ ｉａ ｉｎ ｏ ｌ ｗ ｒａ ｄ ｗ ｔ ｒｐ ｍｐ ｌ ａ ｄ ｔ ｒ ｃｉ ａ ｉ ｇ ｔ ｐ ｌ ｔ ｆｂ ｏ ｅ ｎ ａ ｅ ｕ ． ｎ ｃ ｈ ｃ ｏ Ｋｅ ｒ ｓ：ｗａ ｅ ｕ ｙ ｗｏ ｄ ｔｒ ｐ ｍｐ；ｖ ｒａ ｌ ｒ ｑ ｅ ｃ ｎ ｐ ｅ ａ ｉ ｂ ｅ ｆｅ ｕ ｎ ｙ ａ ｄ ｓ ｅ ｄ；ｅ ｅ ｇ －ａ ｉ ｇ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｎ ｒ ｙ ｓ ｖ ｎ ｃ ａ ｉｍ
高压变频调速节能控制技术在水电厂水泵系统中的应用
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 …。
摘 要 ： 在对水泵电机变烦调速节能控 制原理进行 简 单 阐述后， 结合水 电厂６ ． ３ ｋ Ｖ 一期高压水泵 系 统概况 ， 对水电厂高压水泵系统变频节能升
级方案、 经济 效 益 等进 行 了 详 细 分 析研 究。
关键词： 水电厂 高压变频器 ６ ． ３ ｋ ｖ 电机 节能升级改造 中图分类号 ： Ｔ Ｍ７ 文献标识码 ： Ａ 文章 编号： １ ６ ７ ４ －０ ９ ８ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ）０ ３（ ｃ ）一０ ０ ３ ７ —０ １
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
制， 按 正弦规率排 列的脉冲 宽度为 了做 到正弦波输 出就需要输 出波形经过 适当的滤波 ，在支流 交流逆变器 中常常得到应用 。 三相 Ｓ Ｐ ＷＭ 是 使用 Ｓ Ｐ ＷＭ 模拟市 电的三相输 出，广泛 应用于 变 频器 领域 。空 间矢量 脉 宽调制 叫做 Ｓ Ｖ Ｐ ＷＭ 控制 ，它 作为 Ｐ ＷＭ 技术 调制 的方法 ，在 电机三 相定子 绕组 中时介 入 Ｐ ＷＭ 波， 促使 定子产生 圆形 的旋 转磁 场， 进 而带动电机旋转 。
通 过对焊接 变形 因素 和控制措施进 行分析 ， 我们可 以找到 多种实现焊接 变形控制 的方法 。但 是我们也很 容易发现 ， 每种 控 制措施都有一 定的局限性 。 那么在生产 中就要 求根据 自身 的 需求和条件选 择相应 的方法 ， 来实现对焊 接变形 的控 制。在控 制 措施 中， 相对成 熟和 广泛使用 的方法是 焊接前和焊接过 程焊 接变 形 的控制 ，而焊接后 的控制矫 正方法还不够 成熟和理想 。 对 于焊接过程 复杂的焊接 工艺来说 ， 分为 焊接前、 中、 后 ３个阶 段 是远远不够 的 ， 因此 寻找一种 有效 的控 制方法成为 日后 焊接 工 艺的一个重要研 究方向。
变频器在风机水泵中的应用
- 节能效果显著，长期运行可大幅降低电费支出。- 减少设备故障率，延长设备使用寿命，降低维修成本。- 提高生产效率，满足工艺和自动调速要求，提升产品质量。- 变频器价格逐渐下降，可靠性增强，投资回报期短。
变频器在风机水泵中的应用
应用方面
描述
节能效果
- 变频器通过调整电机转速来控制风机水泵的输出，避免了传统方法中通过阀门或挡板调节流量时产生的节流损失。- 电机转速降低时，其轴功率和输入功率均按转速的三次方比例下降，从而实现显著的节能效果。- 变频器内置PID调节功能，可根据系统需求自动调整电机转速，保持恒压或恒流量，进一步提高节能效率。
调速控制
- 变频器能够实现对电机转速的精确控制，满足风机水泵在不同工况下的调速需求。- 通过改变电机输入电压的频率，可以平滑地调节电机转速，实现无级调速。- 调速范围广泛，可根据实际需要进行调整，但一般不宜低于额定转速的50%，最好处于75%~100%之间。
系统优化
- 变频器的应用可以减少电机启动时的电流冲击，延长电机和泵的使用寿命。- 降低管道阻力，减少截流损失，提高系统的整体效率。- 实现自动化控制，减少人工操作，降低劳动强度，提高生产效率。- 变频器具有通讯功能，可通过PC机进行组态和系统维护，ห้องสมุดไป่ตู้便远程监控和管理。
毕业论文设计：PLC、变频器在中央空调冷却水泵节能循环控制中的应用
本科生毕业论文（ 2012 届）学生姓名张公平院（系）武汉理工大学独立本科段专业机电一体化学号014210110813导师祁小波王生软论文题目 PLC、变频器在中央空调冷却水泵节能循环控制中的应用摘要在传统的中央空调系统中,冷冻水、冷却水循环用电约占系统用电的12%~14%,并且在冷冻主机低负荷运行中,其耗电更为明显,冷冻水、冷却水循环用电约达30%~40%。
因此对冷冻水、冷却水循环系统的能量自动控制是中央空调节能改造的重要组成部分。
本文着重介绍PLC、变频器在冷却水泵节能循环方面的应用。
中央空调采用变频调速技术,使电机在很宽范围内平滑调速,可将所有节流阀去掉,使管道畅通,可免去节流损耗。
通过改变电机转速而改变水的流速,从而改变水的流量,达到制冷机的正常工作要求和平衡热负荷所需冷量要求,从而达到节能的目的,电机的变频调速系统是由PLC控制器进行切换和控制的。
关键词：PLC 变频器冷却水泵节能ABSTRCTIn the traditional central air conditioning system, freezing water, cooling water circulation electricity accounts for about 12% ~ 14% of the ele ctricity system, and in the frozen host low-load running, the power consumption is more apparent, freezing water, cooling water circulation electricity about to reach30% ~ 40%.So to freezing water, cooling water circulation system of energy automatic control is central air conditioning is an important part of the energy saving transformation. This paper introduces the P L C, inverter in cooling water pump energy saving circulation applications. The central air conditioning by inverter technology, make motor in a wide range smooth speed, can remove the entire throttle, make the pipeline flow, can free throttling loss. Through the change the motor speed and change in water velocity to change the flow of water to the normal work of the chiller requirements and heat load balance required cold quantity requirements, so as to achieve the purpose of saving energy. The motor is variable frequency speed regulation system by PLC controller and the control of the switch.Keywords:PLC converter cooling wa t er pump energy saving引言经济的发展和人民生活水平的日益提高，中央空调系统已广泛应用于工业与民用建筑域，如宾馆、酒店、写字楼、商场、厂房等场所，用于保持整栋大厦温度恒定。
对变频调速技术在水泵机组节能应用的探析
３． ＰＬ Ｃ控 制 器 可 编程逻辑控制器 是一种专 门为了工业环境 中而设计应用 的数 字运算 电子 系统 ．综合 了计算机技术与 自动控制技术和通信技术 ． 是 发达 国家 主要采用 的自动控制设备之一 Ｐ Ｌ Ｃ的可能性与抗干扰性能 较好 ． 能够更加适合于工业控制与市场需求。 随着科技 的发展 ． Ｐ Ｌ Ｃ 在 小型化与强功能方面都取得了不错的进步 Ｐ Ｌ Ｃ的软硬件配置与计算机 相似 ． 但具有更强 的与工业过程 相结 合 的接 口与编程语言 ． 硬件主要有 Ｃ Ｐ Ｕ、 存贮器 、 输入单元 、 输 出单元 、 电源 、 编程器等构成
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２ ０ １ ３ 年３ ０ 期
对变频调速技术在水泵机组节能应用的探析
吴 晓 宇 （ 阜 新 市 自来 水 总 公 司 辽 宁
阜新
１ ２ ３ ０ ０ ０ ）
【 摘 要】 随着科技的发展 ， 不断有新的技术应 用于各个工程项 目中， 对 于水泵机组 的电机 需求 ， 采用传统的方式虽能够取得动力效果 ， 但 在节 能方 面存在着严重不足。 变频调速技术优于调压调速与变极调速 等调速 方式， 在 国际上 已经应用广泛 ， 具有效率高、 精度 高的特点。 本文 以 变频 器为核心 ， 结合相关的 Ｐ Ｌ Ｃ技 术， 对 变频 器在水泵 中的应用进行研 究 ， 指 出变频调速设备在供 水机 组 中的应用特点 ， 并对调 速装置的结构 与控制方法进行分析 ， 对节能应用进行阐述。 【 关键词 】 变频调速技术 ； 水泵机组 ； 供水； 节能
０ ． ５ ０ Ｋ Ｗ． 它需要更全面地体现 出可靠性 与安
０ Ｋ Ｖ双 电源线使用单母线分段 的方式进行供 电 ． 互 为 随着 人 们 生 活 水平 的 不断 提 高 ． 对 于 市 政 供 水 质量 有 着 更 高 的要 全性 两 路的 １ 提 高 了安 全 可 靠 性 对 加 压 泵 丫的恒 速 电 机 采用 了 直 配 风 冷 电 求。 居 民的用水量不断提高 ． 造成 了供水压力不断增加。 随着季节与其 备 用 ， 他 因素的影响 ． 供水量 有着 高低 区别 目前传统 的供水 方式主要有恒 机 。 该站采用 了 Ｓ ｅ ｐ ａ ｍ ２ ０ ０ ０的保 护控制器 ．可对中压 配电系统进行 完善保护 ． 方便对水泵机组 以及其他的设备 进行 控制 加压站的 自动 监控 系统需要有可靠的检测仪表与控 制设备 ． 采用 现代化 的监 控管理 平 台。加泵站配备 的仪表主要有计量 、 压力 、 水 质与变送器 等 ， 控制系 统对水泵 的机组开停进行控制 ． 对 监测的系统参数 也进行 总调 度 加 压站 的通 信系统按照两 主一 两畏的原则进行 ． 以机械解决为 主． 以通 信 系统为辅 ， 以数据传输主主 ． 以图象传输为辅 。目 采用变频调速技术 ． 可以达到水泵的经 济运行 。采用 系统 工程的 １ ． 供 水 水 泵 机 组 的 节 能 运 用恰 当的分析方法 ． 对供水系统 与泵 站的机组运行系统 进行 在城 市供水 中 ． 系统节能主要 包括规划 的科 学性 、 管 网布局 的合 观点 ． 使泵站经济运行 加压站的加压 泵多是采用 多台水 泵并联 理性 与增压方法 的选择等 ． 最重要 的是水泵机组 的节能 ． 它 的比例 占 综合分析 ． 可 以先从单泵进行开始研究 到八 成左 右 ． 对 于整个体统 的节能都有着重要 的作用 水泵电机的提 进行 的． 升供 水是 城市供水 的基础 ． 它 的能耗将会直接关 系到系统是否节能 随着时代的进步 ． 社 会与政府对 于节能减排有着 极高 的重视度 ． 对于 能源利用率低 的企业与 系统进行淘汰 供水水泵机组 的能源利用是否 合 理主要取决于几个 方面 ． 主要包 括水 泵 的扬程 是不是合理 、 水 泵的 效率是不是最高 、 水泵 的配置是否是最合理等 。 ２ ． 变 频 技 术 的 原 理 薹 交流调 速的控制原理 已经非常熟悉 ． 对 于电阻控制 与串级调速都 已经 掌握 ． 但这种异 步电机 的交流 调速技术却在 稳定性 、 可靠性 与维 修方 面存在着严重 的不足 ．尤其是对控制性能要求较 高的系统中 ． 只 能使用直流 电机调速 三相交流 电机在 １ ９ ５ ６ 年 由于控制 晶体 管的出 现 而解决 了变频 电源 的问题 变频调速与变极调速是在转差率不变的 ａ嗍 情况下调节 了电机 的转速 ． 大大提高 了工作效率 变频技术根 据负载 图一 某 加 压 站 系统 特 性 曲线 的特 性不同 ． 而不断 调速电压与频率之 间 的关 系． 保持极高 的工作 效 水泵 的工作 点由特性黄线决定 ． 它 的效率就 是泵 的效率 ． 如果供 率 。到 目前 为止 ， 变频调速技术是异步电机最佳的调速方法。 水量恒定 ， 可以把泵 型选择在 高效 区： 管道 的阻力与流量成正 比． 管道 变频调速装置发展非常快 ． 日 本是发展为成规模 的国家。我国的 的其他设备多是阴力型的 ， 只是 阻力 系数不 同： 采用多 台泵并联运行 ． 变频器制造 主要是 引进 国外的技术 ． 各项技术 的 自主能力 不强 。但随 以台数的多少来满足流量 的变化 ． 肯定会产生额外的损耗 着我 国科技 的进步 ． 变频技术将会得到更加全面的发展。 ５ ． 机 组 节 能 方 案
变频调速技术在水压控制中的应用
（） ２
（） ３
Ｐ ／Ｐ ２＝（ ． ２， Ｎ ／Ⅳ ）
（） ４
由式 （ ） ２ ～式 （ ） ： 以通 过改变 电动 机 的转 速 ４知 可 来 调节压 力 和流量 ， 而转 速 Ⅳ与频 率 ， 一次线 性 成
变 频调 速 技 术 是 一项 集 现 代 先 进 电力 电子 技 术
根据 设计 水 量 Ｑ和设 计 扬程 Ⅳ，结 合水 泵 的性
能 曲线 （ １ ， 以选 择所需 水泵 。管 道设计 完 成后 ， 图 ）可 管道 性能 曲线 确定 （ ２ 。水泵 的性 能 曲线与 管道 的 图 ）
和 计 算 机 技 术 于一 体 的 高 效 节 能 技 术 。 自 ２ ０世 纪 ８ ０年代 首先投 入工 业应 用 ， 取得 显 著效果 后 ， 应用 领
情况 考虑 ， 以水泵 的工作 效率 不 高 。而对 于电 网电 所
压 波动引 起 的水压 变化 ， 则很 难进 行控 制 。
关 系 ，所 以通 过改 变 频率 ，来 调 节扬 程 Ⅳ和流 量 Ｑ
（ 图 ４ 。根据 曲线 可 以看 出 ， 如 ） 变频 调 （ 下转 第 ８ ７页 ）
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２ １ 变频 调 速 原 理 ．
性能 曲线 Ｚ 相 交 于 。 。 为抽水 装置 的设 计工作 。 。 点
点， 此时水 量 为设计 水量 ， 压为设 计水 压 。 水
Ｈ， ｍ Ｈ ／ｍ
交流 电动 机工作 原理 的转 速关 系为
Ｎ＝ ０ １ Ｐ ６ 一Ｓ ／ （） １
式中 ： ＿ Ⅳ
电机 转速 ；
厂 —— 水 泵 电机 的电源频 率 ， ｚ Ｈ； ｐ —— 电机的极 对数 ；
浅谈变频调速技术在供水自控系统中的应用
汤 辉
浅谈变频调速技术在供水 自控系统中的应用
（ 木 斯 供排 水公 司 ， 龙 江 佳 木 斯 １４ ０ ） 佳 黑 ５ ０ ０
摘 要： 变频调速技 术是一种新型的、 成熟的交流 电机无级调速驱动技 术， 别是在供水行业 中， 特 由于生产安 全和供水质量的特殊需要。 对恒压 供水压力有着严格要 求， 变频调速技术也得 到了更加深入的应用。
关键词 ： 变频 调 速 ； 水 ； 用 供 应
Ｃ Ｌ两种操作方式 。Ｌ Ｃ Ｌ操 作方式下 ， Ａ ＯＡ 通过 ２３相关控制功能实现 － Ｌ Ｃ Ｌ Ｓ Ａ ＴＳ Ｏ 开关启 停变频器 ，通过 ｆ Ｏ Ａ Ｔ Ｒ ／ Ｐ Ｔ 为 了防止运 行时 由于压力 变送器不 可预 Ｅ Ｏ Ａ Ｎ Ｕ ０ Ｒ Ｆ Ｌ Ｃ Ｌ ＩＰ Ｔ 输入端 口的 电位开 关人 见 的故 障造成 Ｐ Ｃ的 ＰＤ运算 调节失实 。 Ｌ Ｉ 从而 工调 节变频器工作频率 ； 通过 Ｌ Ｃ ／ ＭＯ Ｅ 造 成 管 网 压 力 失 恒 引 发 失 压 或 爆 管 的 严 重 事 Ｏ ＡＬＲＥ Ｔ 输入点 可以将变频 器切换 到 Ｒ ＭＯ Ｅ操 作方 故 。可分别在 ｌ Ｅ Ｔ ＃和 ２ ＃变频泵后输水管上安装 术 也 得 到 了更 加 深 入 的应 用 。 式 下 ， 在 Ｒ ＭＯ Ｅ 方 式 下 ， 通 过 Ｒ Ｅ Ｔ ＥＭＯ Ｅ 压力变送器 ，可以同时测 到出厂输水管线上 的 Ｔ 采用变 频调速 控制 是保证 压力恒 定较 为 Ｓ Ａ ＴＳ Ｏ Ｔ Ｒ ／Ｔ Ｐ输 入 点进 行 Ｐ Ｃ远 程 启停 变 频 压力 ； Ｐ Ｃ程序上对压力信号进 行了相应的 Ｌ 在 Ｌ 有效的方法， 经调查发现 ， 在全天各 时段用水 量 器 ， 通过 ｆＲ Ｆ Ｒ ＭＯ Ｅ Ｉ Ｕ ０端 口输 入频 处理 ， Ｅ Ｅ Ｔ ＮＰ Ｔ 在程序中设 置选择 软开关 ， 调度人员可以 变化较大， 如果不对供水量进行调节 ， 管网压 力 率控制 信号 （ 百分 比） 控制变频器工作频率 。根 在 Ｒ Ｖ ｅ Ｓｉ ｗ上将其 中一台压力变送器 的值设定 的波动也会很大 ，容易出现管网失压 或爆管 事 据供水 量情况 ，把变频器的工作频率上限设定 为 “ 控制 反馈值” 另一 台压 力变送器 的值则设 ， ～０ ， 参 ； ＃压力和 ２ ＃压力 值进行 故。采用变频恒压供水控制后 ，当用水量较小 为水泵 基频 ，即频率 变化 范 围控制在 ０ ５ Ｈｚ 为 “ 考反馈值” 对 ｌ 时， 这时相 应管道和泵出 口压力均较大 ， 变频恒 在此范 围 内水泵 运行 频率 和定 子相 压成 正 比 比较 ， 相差 ０ Ｍ ａ ， ． ｐ 时 判断为 ， 中一 只压力变 １ 其 压控制 方式将会 降低泵的频率 ， 减小泵 出水量 ， （ 及与变频器输入频率成正 比） ，这使得变频器 送器出现故障 ，变频 器控制转换为远程直接手 从而降低 管网压力 ； 反之亦然。这样 ， 时用水 输入 、水泵运行频率和泵的输出压力成较好的 动调频控制 （ 小 通过 Ｒ Ｖｉ Ｓ ｅ ｗ设置运行 ） 。压 力变 量变化 较大也 不会造 成管 网压力 有较 大的 波 线形关 系，可得到较好的控制效果。变频器由 送器正常工作时 ，控制反馈值”经过平均滤波 “ 动。 经过长期运行实践 ， 证明 了变频调速手段 实 Ｐ Ｃ远程控制时 ， Ｌ 启动是 由 Ｐ Ｃ向 ｘｌ－ Ｌ １４输出 处理后 ， 分别 比较压力报警上 限和下限值 ， 如果 现恒压供水不仅保证厂 内自用高压水压力足够 信号 ， 变频器切换到外部设备控制方式 （ Ｅ 超出控制范围 ，变频 器控制转换为远程直接手 使 Ｒ— 否则“ 控制 反馈值” 为 ＰＤ调节 作 Ｉ 且稳定 ， 而且保证 了全市供水的安全可靠性。 Ｍ Ｔ Ｏ Ｅ方式 ） 再向 ｘ １ ｌ ， ｌ一 输出信 号 ， 启动 变频 动调频控制 。 ｌ控制系统构成 器。 在恒压调节 时 ，Ｌ Ｐ Ｃ处理器把检测到的压力 的参数 Ｐ 。 Ｖ 整个恒压供水 系统有 两组变频泵 ， 每组均 信号作为反馈值 ， ＰＤ运算的压力设定值（ 与 Ｉ 由 同时 为了在 就地手动 控制实 现在控 制现 由一台变频器和一台水泵组成 ； 系统 以 Ｐ Ｃ为 调度人 员根 据情况在 Ｒ Ｖｅ Ｌ Ｅ ｉｗ上设定 ）进行 比 场对变频泵进行开停 控制 和运行数据监视 。可 控制核心 ， Ｐ Ｃ采集压力信 号和输出控制变 较 ， 由 Ｌ 再经过 ＰＤ运算得到调节后的修正值 ， Ｉ 通过 在变频泵工 作现场安装 了 Ｐ ｎｌ ｅ ａｅ ｗ图形 工作 Ｖｉ 频泵的运行 。控制系统构成 如图 ｌ 所示。 模 拟 量 输 出 模 板 （ ７ １ＯＦ １７ － Ｅ） 输 出 到 终端 ，该工 作终端提供 图形交互界面和触摸输 ｘｌ— ３１ ，作为 Ｒ ＭＯ Ｅ方式下变频器 的频 入方式 ， １ １／４ Ｅ Ｔ 以从 站的方 式与 Ｐ Ｃ进行 通信 ， Ｌ 进行 率控制信号 ，由于该 信号是相对变频 器工作 频 数据和控制命令 的交换 ，提供就地监控操作的 率上 限的百分 比，所 以变频 器将输入信号进 行 通 道 。 内部运算后转为真实工作频率 。 ３运行效果分析 为 了使三期 变频恒 压供水 自动 控制系 统 ３１有 效保 证供 水 和水 厂 自用 水压 力稳 ． 图 １控 制 系统 构 成 图 与水厂 自动控制网络 有机地结 合起来 ，全 面实 定 ， 提高水厂供水安全可靠性 系统 由两只量程为 ｌ Ｍｐ ＿ ａ的压力变送 现对恒压供水系统 的运行情 况和设备运行进行 ０ 由于小 时供 水量变化很大 ， 如果采用定 速 器 分别 检测两 台水泵后 的输 水管道 的压力 ， 压 监视和远程控制 ， 更加安全 可靠地实现恒压供 泵进行供水必然会导致高峰供水时段内管网供 力 变送器 将检测到 的压力信 号转换 为 ４ ２ ｍ 水 ， －０ Ａ 我们使用 Ｐ Ｃ进行 ＰＤ运算 和监控 。 Ｌ Ｉ 水压力不足 ， 间用水量较小时管网压 力过 高 。 夜 的电流信号 ， 送到 Ｐ Ｃ子站 的模拟量输 入模 板 Ｌ Ｐ Ｃ的 ＰＤ运 算调 节通 过该 型处理 器专 造成爆 管现象 。 Ｌ Ｉ 采用变频恒压控制后 ， 变频器的 （７ ｌ ＩＥ） 通过 Ｐ Ｃ的 ＰＤ运算 ， １７ —Ｆ ， Ｌ Ｉ 由模拟 量 用 ＰＤ指令完成 ，通 过设置各 参数 即可 由 Ｐ Ｃ 频率 随用水量 的变化而变化 ，及 时调节水 厂对 Ｉ Ｌ 输 出 模 板 （ ７ － Ｆ ） 出 ４ ２ ｍ 的 电流 控 完成 ＰＤ运算调节 。ＰＤ指 令必须以相同 的时 全市供水量 ，从而使全市城区管网压力在 一个 １７１Ｏ Ｅ 输 －０ Ａ Ｉ Ｉ 制变频泵的运行。 间间隔周期性地执行 ， 可采用计时器 ， 定时 中断 较小 的范围内变化 （．３ ０２ Ｍｐ ） Ｏ２ ～ ．７ ａ 。另一方面 ， ２控制 原理及功能实现 或实时采样 的等方法 ，此处选 用 了定 时方法 ； 虽然水厂 自用水秒流量变化不大 ，但 由于水厂 ２１Ｐ Ｃ控制系统简介 ． Ｌ Ｐ Ｖ是 ＰＤ指令 采样 的压力 控制反 馈值 ，Ｐ是 自用水 和全市供水为同一水 泵加压后 ，分作两 Ｉ ｓ 可采用 Ｐ Ｃ ５型处理 器通过 ＤＨ Ｌ一 ＋通讯 方 ＰＤ指令 的压力控制设定值 ， Ｐ为 ＰＤ的 比例 条支流 ，全市用水 量的变化 必然也会导致 自 Ｉ Ｋ Ｉ 用 式构建 了全厂 Ｐ Ｃ工业 控制 网络 ，通过 ＤＨ 增益 ， Ｉ Ｐ Ｄ的积分增益 ， Ｄ为 ＰＤ的微分 水压力不稳定 ， Ｌ ＋ Ｋ为 Ｉ Ｋ Ｉ 采用恒压变频控制方式 ， 基本克 网络 上 的 Ｒ Ｖｉ Ｓ ｅ ｗ工 作 站 实 现 人 机 对 话 。 增益 ，这五个控制参数作为主要的 ＰＤ参数参 服了这种变化 因素。 Ｉ Ｒ Ｖｉ Ｓ ｅ ｗ工 作 站 是 指运 行 人 机 图形 界 面 软 件 与控制 ，确定 ＰＤ参数时要兼顾系统灵敏性和 Ｉ ３２高效节能 ． （ Ｓ ｉｗ ２ 的计算机工作平 台 ， Ｒ Ｖｅ ３ ） 该工作站建 在 稳定性 ，由于我们恒压控制要求和设备的性能 通过采用变频 调速恒 压控制 。 可在不 同季 中心控制室 ，是实现生产现场无人值 守和运行 条件 ， 数设定更 强调稳定 性 （ Ｋ ） 由于微 节 、 参 及 Ｉ， 全天不 同时段 内有效即时地调控水量 ， 这样 集 中管理 的调度 中心。利用 Ｒ Ｖｉ ３ Ｓ ｅ ２可以有 分环节有放大噪声的特点 ，将 Ｋ ｗ Ｄ尽 量设 置得 在用水量较低时 ， 大大节约供水量 ， 减少 电耗。 效地对控 制过程进行监视和控制 ，可以实现 图 较小 ； Ｓ ＷＭ为 ＰＤ指令转为 手动直接调频的开 Ｉ 在设定压力 内跟随用水量供 水 ， 避免 了传 形化的人机对话界面 ， 模拟生产运行 的流程 ， 在 关 ， Ｓ Ｏ设定为 ＰＤ指令 的在手 动控 制输出方式 统供水方式的损耗 ， Ｉ 降低吨水消耗 。 模 拟流程上更加直观地实现生产流程 的全 自动 时的输 出值 ，当变频器从 Ｐ Ｄ自控调节转为手 Ｉ ３３提高 自动化水平 ＿ 运行监视 、 远程人工直接干
变频调速及软起动技术在水泵控制系统中的应用
软 起 动 方式 ，以上 三 种 均 称 为 硬 起 动 ，存 在 的 弊 端
主 要 有 以下 几 点 ：
① 冲 击 电流 很 大 。直 接 起 动 其 电流 可 达 电机 额 定 电流 的 ６—８倍 （ 值 可 达 ｌ 峰 ３倍 ） 其 它 两 种 起 动 ，
方 式 ，其 电 流 也 达 到 额 定 电流 的 ４倍 左 右 ，这 种 冲 击 电 流 会 引 起 电 网 电 压 跌 落 ，严 重 时 会 使 周 围设 备 脱 扣 、仪 表 误 动 作 ，还 会 引起 电 器 元 件 触 点 发 热 甚 至烧 坏。
① 靠 截 门调 节 不 但 浪 费 电 ， 且 还 浪 费 水 。 而
② 靠 投 入 泵 的 台数 多少 来 调 节 ，对 用 水 变 化 较 大 的 系统 ，传 统 上都 用 这 种 方 法 。但 这 种 方 法 不 能
做 到 供 水量 和 用 水 量 的最 佳 匹 配 ，造 成 管 网 压 力 产
时 会 浪 费 水 或 引 起 管 网薄 弱 处 破损 。
、
传 统的水泵控 制方式存在 的弊端 ：
１ ．电机 起 动 存 在 的 弊 端 ： 传 统 的 电 机 起 动 方 式 一 般 有 三 种 ， 即 直 接 起
动 、 一三 角起 动 、 星 自耦 变 压 器起 动 。相 对 于 当前 的
③ 靠 泵 的 开启 和 停 止 来 调 节 ，高 位 水 箱 和 水 塔 等 传 统 上 均 用 这 种 方 法 。水 泵 电机 经 常 频 繁 起 停 ， 对 水 泵 、电 机 及 开 关 器 件 都 会 缩 短 使 用 寿 命 ，特 别 是 当 开 关 失 灵 时会 造 成 溢 水 或 停 水 。另 外 高 位 水 箱 或 水塔 供 水 方 式 ，管 网压 力 也 有 较 大 的 变 化 。水 箱
变频调速控制技术在水泵系统中的应用
变频调速控制技术在水泵系统中的应用水泵是现代社会中不可或缺的设备，它广泛应用于建筑物、污水处理、农业灌溉等领域。
传统的水泵系统通常采用固定速度电机，需要根据不同的工作需求手动调节水泵的流量和压力，这种方式受到很多限制，效率低下，费用高昂。
而利用变频调速控制技术来实现水泵系统的升级和改造，不仅可以提高水泵的效率，降低能耗、减少环境污染，而且可以提供智能化的控制方式，使水泵具备更广泛的应用领域。
一、变频控制调速技术的原理和应用变频调速技术是一种通过调节电机转速来控制机器工作的一种先进技术。
其原理是将输入的电源交流电信号转化为直流电信号后，再将变频器中的先进控制电路对直流电进行变频，将变频后的交流电信号再送往电机进行控制。
在水泵系统中，变频调速技术可以根据需要调节电机转速，从而控制水泵的流量和压力。
通过变频调速技术，我们可以在水泵系统中实现以下功能：1.可实现高精度的调速控制。
变频器可以对电机的转速和输出功率进行精确的控制，从而更好地保证了水泵系统的运行效率。
2.可实现高效节能的水泵系统。
通过变频控制引入高效节能的能源管理理念，控制节能运行，降低能耗，减少能源的浪费，延长设备寿命。
3.可实现智能化的水泵控制系统。
变频调速技术可以实现水泵的自动化控制，不仅可以便于操作，而且可以确保操作的安全性和稳定性。
二、变频调速技术在水泵系统中的应用1.普通水泵的升级改造需要对水泵系统进行改造升级的，常常需要在原来基础上重新设计水泵的结构，来适应新的变频控制调速系统的应用。
首先，需要根据实际情况选用合适的电机和变频器，并进行电气配线。
然后，需要对水泵系统对原有的管路进行检查和改造，使得水泵同新的调速系统能够完美地相互配合。
这样以在投入使用之后能够呈现出一个稳定、高精度、高效的水泵系统。
2.高层建筑的冷却水泵系统建筑物中的冷却水泵系统通常采用固定速度电机，但是在不同的使用场景中，需要水泵输出的流量和压力是不尽相同的，这时用变频控制调速技术可以更好地控制水泵系统的运行。
变频调速在水泵节能中的应用
态 ，而 生产 生活 中 的风 、水 流量 以及气 压要 求 处于 变 工况 运行 状态 ，人们 往 往采 用挡 板 、 阀 门等 来控 制 压 力及 流 量 （ 图１ 。人 工控 制 流 量 存在 如 下 如 ）
内变 化 时， 电动机 转 速 调节 范 围非常 宽 。变 频调 速就 是通 过 改变 电动 机 电源 频 率 实现 速度 调节 的。根 据水 泵 的 比例 定律 ，改 变转速 ｎ ，水泵 的流 量Ｑ 、扬 程 ｈ 水 泵 消耗 的功 率 Ｐ 随之 相 应 的 改变 。水 泵 的 流量 与 转 速 成 正 比 ，即 和 都
泵 必须 连续 运转 ，但 负荷 时大 时小 的情 况 。这 样就 使得 选 取水 泵时 必须 按最 大 的负荷 情况 下选 取 ，造成 用水 量 小时 的能量 被 白 白浪 费掉 。 为 了保证 生产 ，节约 能源 ，我 们对 系统 进行 了变 频 改造设 计 ，变频 调速 系统 原理框 图见 图３ 。
式中 ｎ 一异 步 电动机 的转 速 ；
ｆ 一异步 电动 机 的频 率；
ｓ 一电动 机转 差率 ； ｐ 一电动 机磁 极对 数 。 对 于 一般 交 流三 相 异步 电动机 而 言 ，Ｐ ｓ 产 时 己确定 ；转速 ｎ 、 生 与频 率
ｆ 正 比 ，只 要 改变 频 率 ｆ 成 即可 改变 电动 机 的转 速 ， 当频 率 ｆ ０５ Ｈ 的范 围 在 —０ ｚ
变频调速技术在风机以及泵类中的应用
损 失 以 及 维 护 、 维 修 费 用 占 到 生 产 成 本 的 ７ ２％，是一笔不小的生产费用开支。随着经济 ％～５ 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 。
而八十年代初发展起来的变频调速技术 ．正是 顺应 了发展 的要 求 ，开创 了一 个全新 的智 能电机 时
基 于上述 原理采 用交一 直一 交 电源变 换技术 ，电力
技术改变泵类 、 风机类设备转速来控制现场压力 、 温度 、 水位等其它过程控制参量 ，同样可以依据系 统控制特性绘制出关系曲线得 出上述 的比较结果。 亦即，采用变频调速技术改变电机转速的方法 ，要 比采用阀门 、挡板调节更为节能经济 ，设备运行工 况也将得到明显改善。
作 电源输入频率成正 比的关系 ： ｎ ６ ｆ（ ）／ ＝ｏ １
Ｐ （ 中 ． Ｓ 分别表示转速 、 ， 式 厂 、ｐ 、 输入频率 、 电机转差率 、电机磁极对数 ）；通过改变电动机工
２８ ０ 年第５ ０ 期
河 北 煤 炭
５ ｌ
作电源频率达到改变 电机转速的目的。变频器就是
ＹＵ Ｚ ｉ ｉ ｇ ｈ —ｐ ｎ
在煤矿企业 中 ，风机 、泵类设备应用 范围广
泛 ，其电能消耗和诸如阀门、挡板相关设备的节流
成本增加 ，设备使用寿命缩短 ， 设备维护 、 维修费
用高居不下。 泵类设备在生产领域 同样有着广阔的应用空 间，提水泵站 、水池储罐给排系统 、 工业水 （ ） 油 循环系统 、 热交换系统均使用离心泵 、轴流泵、齿 轮泵 、 柱塞泵等设备 。而且，根据不同的生产需求 往往采用调整阀 、回流阀、截止阀等节流设备进行 流量 、压力 、水位等信号的控制 。这样，不仅造成 大量的能源浪费 ，管路 、阀门等密封性能的破坏，
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变频调速技术在水泵控制系统中的应用
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文件编号：KG-AO-8521-58 变频调速技术在水泵控制系统中的
应用
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变频调速（ＶａｒｉａｂｌｅＶｅｌｏｃｉｔｙＶａｒｉａｂｌｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙ节能技术是一项集现代先进电力电子技术和计算机技术于一体的高效节能技术。
自８０年代世界各国将其投入工业应用以来，它显示出了强劲的竞争力，其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。
国家科委十分重视这一技术的推广工作，已在１９９５年将其列入国家级重点推广的科技成果项目。
随着我国工业生产的迅速发展，电力工业虽然有了长足进步，但能源的浪费却是相当惊人的。
据有关资料报导，我国风机、水泵、空气压缩机总量约４２００万台，装机容量约１．１亿千瓦。
但系统实际运
行效率仅为３０～４０％，其损耗电能占总发电量的３８％以上。
这是由于许多风机、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；还有许多企业在进行系统设计时，容量选择得较大，系统匹配不合理，往往是“大马拉小车”，造成大量的能源浪费。
因此，搞好风机、水泵的节能工作，对国民经济的发展具有重要意义。
１水泵调速运行的节能原理
图１为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。
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。
根据离心泵的特性曲线公式：
Ｐ＝ＱＨｒ／１０２η１
式中：Ｐ——水泵使用工况轴功率（ｋＷ
Ｑ——使用工况点的水压或流量（ｍ３／ｓ；
Ｈ——使用工况点的扬程（ｍ）；
ｒ——输出介质单位体积重量（ｋｇ／ｍ３；
η——使用工况点的泵效率（％）。
可求出运行在Ｂ点泵的轴功率和Ｃ点泵的轴功率分别为：
ＰＢ＝Ｑ１Ｈ１ｒ／１０２η２
ＰＣ＝Ｑ１Ｈ２ｒ／１０２η３
两者之差为：
Δρ＝ＰＢ－ＰＣ＝Ｑ１Ｈ１－Ｈ２ｒ／１０２η４
也就是说，用阀门控制流量时，有ΔＰ功率被损耗浪费掉了，且随着阀门不断关小，这个损耗还要增加。
而用转速控制时，根据流量Ｑ、扬程Ｈ、功率Ｐ和转速Ｎ之间的关系，有：
由（５）式可知，流量Ｑ与转速Ｎ的一次方成正比；扬程Ｈ与转速Ｎ的平方成正比；轴功率Ｐ与转速Ｎ的立方成正比，即功率与转速成３次方的关系下降。
如果不是用关小阀门的方法，而是把电机转速降下来，那么在转运同样流量的情况下，原来消耗在阀门的功率就可以全避免，从而获得图１中ＢＣ区域大小的节能效果，这就是水泵调速节能原理。
变频调速的基本原理是根据交流电动机工作原理中的转速关系：
Ｎ＝６０ｆ１－ｓ／ｐ６
式中：ｆ——水泵电机的电源频率（Ｈｚ）；
ｐ——电机的极对数；
由（６）式可知，均匀改变电动机定子绕组的电源频率ｆ，就可以平滑地改变电动机的同步转速。
电动机转速变慢，轴功率就相应减少，电动机输入功率也随之减少。
这就是水泵变频调速的节能作用。
２水泵变频调速控制系统的设计
变频调速器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，大部分是在开环状态下，即人为地根据工艺或外界条件的变化来改变变频器的频率值，以达到调速目的。
本水泵变频调速控制系统设计，根据工厂生产工艺上所需冷却水供水要求，考虑若干方面的因素，采用闭环调速控制。
本水泵变频调速控制系统原理框图如图２所示。
系统主要由四部分组成：
（１）控制对象：电机功率１００ｋＷ，额定电流１８３Ａ；水泵配用功率１００ｋＷ，流量７９２ｍ／ｈ，轴功率８０．３ｋＷ，扬程３２．３ｍ。
（２）变频调速器：选用ＦＲＮ１１０／Ｐ９Ｓ－４，适配通用电动机功率１１０ｋＷ，额定容量１６０ｋＶＡ，额定电流２１０Ａ。
一般用于连续运转的混合的变频器容量选择的基本方法是：变频器额定输出电流大于１．１倍电动机的额定电流。
（３）压力测量变送器（ＰＴ）：选用ＤＬＫ１００－ＯＡ／０－１Ｍｐａ。
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。
采用变频调速器前后实测的有关数据如表１、表２所示。
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。
月平均节约电能３１９１８ｋＷ．ｈ，月平均节电率为５３％，按目前工业电价０．６７元／ｋＷ．ｈ计，每月可以产生直接经济效益２万余元，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６４％，电源频率下降４０％，水泵出水压力降低５７％。
由（上接第３９页）
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控制系统，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先进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、有广泛应用前景的高新技术。
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