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

发表时间：2018-12-21T10:53:39.840Z 来源：《基层建设》2018年第32期作者：梁峰

[导读] 摘要：水泵是我国资源系统中不可缺少的部分，由于传统水泵运行面临资源过度消耗的问题，将变频器应用于水泵运行中，以达到节能降耗的效果。

江苏瑞祥化工有限公司江苏省仪征市 211400

摘要：水泵是我国资源系统中不可缺少的部分，由于传统水泵运行面临资源过度消耗的问题，将变频器应用于水泵运行中，以达到节能降耗的效果。本文介绍了变频器的工作原理，并对比分析了在水泵中应用变频器和使用传统高位水箱的优劣，对该技术在实际运用阶段的节能问题进行分析，并为今后的相关工作提供参照。

关键词：变频器；水泵；节能

0引言

水泵在化工工业生产中占有重要地位。据统计，水泵的能耗约占全国发电量的20%。所以，应对水泵加大投入研究，特别是在节能环保这一要求下要不断的发展。变频器的出现填补了这一空白，使水泵的控制产生了意想不到的效果，变频器控制是当前最有效且最具发展前景的调速模式，对提高泵的技术水平、改善运行条件对节能降耗具有重要意义。

1变频器控制水泵运行的工作原理

变频器主要控制水泵的工作转速，主要原理和节能模式是在水泵、阀门和管道构成的管道体系内，水泵克服管道阻力，泵送出水。在无变频器控制的管道系统，泵的流量通过出口阀调节，水泵须克服阀门和管路两者所形成的阻力;在有变频器控制的系统中，则全开泵进出口阀门，泵只须克服管路阻力，不受阀门影响，降低了管道系统对泵的扬程需求。如下图1为水泵调速过程中性能改变的原理。

图1 水泵调速过程中性能改变原理

2变频调速器的组成及优劣性分析

2.1变频调速器的硬件构成

变频器在水泵应用中，主要通过硬件和软件实现，硬件是指水泵系统中连接的整体变频器，软件是指变频器各项参数控制。为了实现水泵的节能运行，必须实现交流与直流的互换，例如:在水泵逆电路时，需要控制为交流，而以整体电路为背景时，需要交流，如图2所示。

图2 变频器硬件组成系统图

2.2变频器的优劣性分析

很多人因为变频器的功耗大，而放弃使用变频器来控制水泵，但其实变频器控制与传统高水位水箱相比还是有很大优势的。①绿色环保、健康无污染、能有效控制水源的二次污染；②可降低投入，减少占地空间，经济效益显著；③可实现全面自动化操作，减少人力成本，具在良好的可靠性；④装置使用周期长，水箱不会产生漏水现象。但是在优势范围之内，存在的劣势也是显而易见的。①变频器工作的时间越长，损耗的电量就越大；②需要专业技能人才进行专门的维护。总体来说，优势远大于劣势。

3变频调速泵在水泵并联系统中的应用

3.1变频器控制在水泵中的应用节能

变频器在水泵的使用中有PID、PLC和模糊3种控制技术可实现节能的目的。PID控制器即属于比例、积分以及微分控制系统，YTZ电阻远传压力表传输的升降压信号在此处通过对应的处置即可管控变频器的输出频率。PLC技术是使用微型计算机，其实际是继电器和CPU的整合产物，通过设置其他模型和使用编程来达到控制的目的。模糊控制是利用逻辑推理方式来消除模糊量化，属于计算机技术之后研发出的新式技术，其高性比的方案具有很高的应用价值。变频器在水泵中是封闭式的，一般是在出水管中安装传感器，采集压力或者流量数据，传输到PLC控制系统，将其和额定参数进行对比，对比计算之后对变频系统下达命令，变频系统则调节水泵工作频率，控制泵转动速度，进而控制水泵的工作状态。

3.2水泵并联中变频调速泵的运用

目前，在水泵中应用变频器进行调速，大多数都是采用并联的方式，多个水泵并联对其实行调速来控制流量，以满足流量管控要求。但考虑到变频器的市场成本比较高，多台水泵采用一对一的变频器控制并不经济，因此，只将一台水泵改为变频调速泵，并联于水泵系统内，其余水泵不变频，保持原来工作状态，也能较好地实现并联系统的节能目的。该系统的运行原理:在泵并联系统运行的时候，需优先启动变频调速水泵，流量自0逐渐提升，持续提升到额定的流量。当额定流量超过变频泵的最大流量时，启动非变频泵，变频调速水泵得到系统信号反馈后减小转速，使系统输出总流量降到额定要求。同样，如果单一变频调速水泵与单一普通水泵无法达到系统需求的情况下，开启第二个普通水泵，若依然无法满足，开启第三个普通水泵，依次下去，直到满足要求为止。当然，根据系统流量要求的范围不同，还可

以选择不同额定流量的泵搭配运行，使系统更经济，原理图如图