变频调速技术在水泵控制系统中的应用
浅谈变频调速技术在风机、泵类中的节能应用
频器 ）易操 作 、免 维护 、控制精 度 高 ，并 可 以实 现高 功能化 等特点 ，采用 变频 器驱动 的方案 开始 逐 步取代风 门、挡板 、阀 门的控制方 案。 变频调 速技 术的 基本原 理是根 据 电机转速 与 工作 电源输人频 率成正 比的关 系 ： ＝ Ｏ （ － ）ｐ ｎ６ ｆ １ｓ ／，
（－ ） ＯＵ （ －） Ｑ ’ Ｈ
：
． 二 ／
Ｉ
（４Ｏ ０
Ｈ
负荷 ，１ ｈ 运行 在５ ％负荷 ；运 行时 间在３ ０ 。 ３ ０ ０ ｄ
ｌ —
图 ｌ 阀 门调 节 功 耗
图 ２ 变速 调 节 功 耗
图１ 为水 泵用 阀 门控 制 时 ，当流 量 要求 从 Ｑ１ 减 小 到Ｑ２ ，必须 关小 阀门 。这时 阀 门的磨擦 阻力 变 大 ，管路 曲线 从Ｒ移 到Ｒ ，扬 程 则从 Ｈａ ， 上升 到
删 蟪 Ｉ ＇ ｔ
新疆 化 工
４ ３
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 。
＝
● 酗
Ｉ ｈ
水 泵连 续２ ｈ 行 ，其 中每天 １ｈ 行在 ９ ％ ４运 运 ｌ ０
下 降 到Ｈ 。 。 根 据离 心泵 的特 性 ｆ 线公式 ： Ｈ １
Ｎ＝Ｒ ＱＨ／１２ ０ｑ
例３
根据 图３ 计算 ，则 每年 的节 电量 为 ：
Ｗ１７ ｘ ×（１０ －７ ％ ）ｘ ３ ０ ７２０ Ｗ ｈ
Ｗ２ ７ ｘ ３ （ ５ － ２ ％ ）ｘ ０ ＝ １ ３ ５ Ｗ ’ ＝ ５ １ｘ ９ ％ ０ ３０ ２９ ７ｋ ｈ
小议变频调速技术在多台泵组合中的应用
小议变频调速技术在多台泵组合中的应用摘要：随着经济的发展，城市化进程的加快，城市的规模不断扩大，高层建筑逐渐增多，城市供水问题越来越受到人们的关注。
城市的供水系统是由多台水泵组成的机组及管网系统组成的，节能降耗问题一直是供水企业亟需解决的问题。
通过变频调速技术与泵组的有效结合，既保障了城市供水，又成功的实现了节能降耗。
关键词：节能；水泵机组；变频调速abstract: with the development of economy, the acceleration of the process of city, city scale expanding, high-rise building gradually increased, city water supply problem more and more attention. the city’s water supply is composed of units and network system composed of multiple pump, saving energy and reducing consumption problem has always been the water supply enterprises need to solve the problem. through the effective combination of variable frequency speed control technology and pump group, both to protect the city water supply, and the successful implementation of the energy saving.keywords: energy saving; water pump; frequency control 中图分类号：u264.91+3.4文献标识码： a 文章编号：变频调速是一项有效的节能降耗技术，它是通过改变电机频率和改变电压来达到电机调速目的，在城市供水过程中，可以显著提高供水系统的稳定性和可靠性。
变频调速技术在水泵和风机应用中的节能分析
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 ；还加速 了泵腔、阀体 的磨损和汽蚀 ，严重时损坏设备、影响生产、危及
２１年第３ ００ 期
速 一压力关 系 曲线如 图 １ 示 。 所
河 北 煤 炭
电机 节省 的功耗 为 Ａ、 ｐ。 Ｏ、 、
电机 磁极 对 数） ；通 过改 变 电动 机工 作 电源 频 率达
到改 变 电机转 速的 目的。变频 器就是 基 于上述 原理
１ 综 述
通常 风机设 备主要 用于 锅炉燃 烧系统 、烘 干系 统 、冷却 系统 、通风 系统等 场合 ，根据生 产需要 对 炉 膛压力 、风速 、风 量 、温 度等 指标进行 控制 和调 节 ，以适 应工艺 要求 和运行 工况 。而最 常用 的控制 手段 则是 调节风 门、挡板开 度 的大小来 调整受 控对
河 北 煤 炭
２１年第３ ００ 期
变 调 技 在 泵风 应 中节分 频 速 术 水 和机 用的 能 析
祁 雪来 ，乔矿 生
（ 中能源 井矿集团公司 ，河北 石家庄 冀 ０００ ５ １０）
摘 要 ：主要介 绍 了风机 、泵 类设备利用 变频调速 技术节 能 降耗 的分 析及 应用情况 。
｜ｅ’ 。 ｂ ｜ ｌ ｜ Ｕ
得 出 。其 中 ， 尸 ｐ、 Ｈ 、 、
统压力 升高到 鼠 ，这将对管路和阀门的密封性 能形 成 威 胁 和破 坏 ；而转 速 调节 时 ，系 统压 力 只 将 随泵 转 速 刀的降低 到 鼠 ，因 此 ，不 会 对 系 统 产 生不 良影响 。与此相 类似 的 ，如 果 采用变 频调 速技 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
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。
水泵变频调速的应用及注意事项
水泵变频调速的应用及注意事项水泵变频调速是一种利用变频器来控制水泵转速的技术，可以根据实际需要对水泵进行调速，从而实现节能、降低噪音、提高运行稳定性等目的。
水泵变频调速广泛应用于工业生产、给排水工程、空调系统等领域。
下面将对水泵变频调速的应用及注意事项详细介绍。
一、水泵变频调速的应用1. 工业生产：在工业生产中，往往需要根据生产工艺的不同需求来调整水泵的转速。
通过使用变频器对水泵进行变频调速，可以根据生产工艺要求，在保证流量和压力的前提下，调整出最佳的运行转速，从而提高生产效率。
2. 给排水工程：在城市给排水工程中，水泵是非常重要的设备之一。
传统的水泵运行方式是通过改变出口阀门的开度来调整流量，然而这种方式造成能耗浪费。
而采用变频器对水泵进行调速，则可以根据流量需求实时调整水泵的转速，提高能耗效率，同时还能减少因长时间低负荷运行而导致的设备寿命缩短问题。
3. 空调系统：空调系统中，水泵常用于供冷或供暖。
根据室内温度的变化，通过使用变频器对水泵进行调速，可以根据需求实时调整水泵的转速，从而实现精确调控室内温度及湿度。
此外，在空调系统中，水泵变频调速还可以通过调整水泵的转速，减少噪音和振动，提高用户的舒适度。
二、水泵变频调速的注意事项1. 选择合适的变频器：在选择水泵变频调速系统时，需要根据水泵的功率和工作特点选择合适的变频器。
变频器的容量不应小于水泵的额定功率，否则可能会造成设备损坏。
2. 频率转换范围：在进行水泵变频调速时，需要注意变频器的频率转换范围，以确保系统能够满足实际的工作需要。
同时，还需考虑变频器的频率输出稳定性，以免频率波动对水泵的运行造成不良影响。
3. 过电流保护：水泵在启动和运行时，会有较大的启动电流和工作电流，因此需要注意变频器是否具备过电流保护功能，以防止设备因过电流而损坏。
4. 维护保养：水泵变频调速系统的维护保养十分重要。
定期检查变频器的工作状态和风扇是否正常运转，保持设备的清洁，及时处理设备故障，以确保系统的正常运行。
变频调速技术在恒压自动供水系统中的应用
3 运行效果分析
3.1 理论分析
从式(1) , (2) , (3)可以推导出， 电动机所消耗 的功率(在此忽略损耗， 认为与水泵的轴功率相等)
抚 力 传 启 摇
含4 -)d: I4 f
变 倾 拼
电 动 机 电 动 机 一 一 电 动 机 电 动 机
行了恒压供水改造， 并利用单片机技术进行阀门开 度控制， 实现了供水系统自 动化， 达到了 恒压运行，
节能效果明显。
系 一 水 泵 一 一 水 泵 一 东 泵
1 系统组成及特点
变频调速恒压供水系统结构见图 1。该系统共 有 4 台机组， 控制系统由变频器、 控制装置( 以单片
我区某水厂采用 VVVF 变频器对水泵机组进
供电电源:交流 10kv,50Hz; 水泵配用电 机:10KV/ 1000KW; 运行方式:全 自 动连续运行， 具有手动切换功
能; 单级水泵扬程:72 米。 本系统组成的最主要特点是: 采用变频、 工频 切换运行功能， 即当变频器带动电动机运行到工频 频率时， 由单片机组成的控制装置自 动地将这台电
机为核心) 、 信号传感器、 电动执行器等组成。系统 的控制量为。 的管道压力信号，由安装在供水 ^-5v 管网人口的压力传感器来提供， 控制装置将管网的 压力信号与系统的给定值相比较， 根据压力偏差进 行闭环调节， 控制变频器的输出频率和水泵的运转 状态， 从而改变供水管网中的水压大小， 使系统达
环调频， 合理利用资源之目的。
其中QI,H， 为转速n， 和P， 时的流量、 压力(扬 程) 和轴功率， Q2,H: 和P: 为转速n2时的流量、 压 力(扬程)和轴功率， 即流量与转速成正比， 压力(扬 程)与转速的平方成正比， 轴功率与转速的立方成 正比。 可见， 改变水泵的转速， 即可成平方倍的改变 水泵的输出压力， 进而改变管网的供水压力， 并成 立方倍的改变轴功率。例如， 电动机转速下降为额 定值的80%时， 流量减少 20%， 压力减少36%， 而轴
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变频调速技术在水泵控制系统中的应用
摘要：水泵电力消耗占水厂制水成本的30％--50％，如何降低电耗降低成本是每个水厂致力研究的问题，本文通过具体的实例初步探讨如何合理选配水泵，达到节能降耗的目的。
关键词：水泵合理选配降耗
一、前言：
水泵是城市给水系统中最主要的耗能设备，根据对多个送水泵房中运行水泵的调查发现，大多数水泵的实际运行扬程小于水泵的铭牌扬程，有的甚至相差30％以上。
因此导致了水泵运行效率降低，能源浪费严重，电机时常超负荷运行，产生这种现象的原因除市政基础设施应具有超前性、水量预测偏大以外，选泵方法不合理、水泵搭配不当也是重要原因之一。
目前给水管网大都为无水塔直供管网，现有规范规定按最高日最高时流量来计算扬程选泵，而在最高时以外的绝大多数工况下，其所需扬程低于最高时计算扬程。
而当最高时工况下的水泵工作点在高效区时，则水泵在平时大部分时间工况点将会移至高效区之外，从而水泵运行效率较低，造成能量的浪费。
改进的方法是选择水泵时，其扬程依据主要应以平均时用水量来计算扬程，水泵台数不宜太少且应不同型号的水泵相互搭配。
本文将通过实例来探讨如何恰当选用水泵降低能耗以适应城市用水量变化的需求。
二、实例：
某一水厂原设计供水能力10万M3/日，送水泵房选用5台单级双吸中开式离心泵，分别为RDL500—790AIS水泵3台，水泵扬程57.5M，流量3084M3/h，配用电机功率630KW；14sh—9B水泵2台，水泵扬程55M，流量1080M3/h，水泵效率78％，配用电机功率250KW；目前城市实际需水量在2.6---3.6万M3/日之间，小时流量在1600M3/h--3000M3/h之间，水泵出口压力在0.4MPa左右，时流量在2000M3/h左右全年有8个月时间。
1、存在问题：由于原设计水量偏大，目前平时一般是开1台小的水泵即14SH —9B即可满足需求，由于原设计水泵扬程偏高，实际需求扬程较低（出厂压力0. 40MPa），当水泵出口阀门全部打开管网压力低时，水泵小时流量可达到1600M3 /h，产生汽蚀现象，水泵效率严重偏离高效区，并且电机超负荷运行，电机发热，极易发生烧坏电机现象。
当需水量达到1700--2000M3/h时，就必须开2台小的1 4SH—9B水泵，这时2台水泵全部要关小出口阀门的办法来进行流量调节，以满足管网压力需求，这时2台水泵效率极低，大量的能量消耗在阀门上，并且阀门损
坏严重。
2、解决问题的办法：首先我们对14SH—9B进行改造，在不更换原有电机的前提下，重新选用1台KQSN400-N13水泵扬程45M，流量1632M3/h，水泵效率8 7％，这样平时开1台水泵即可满足用水需求，并且水泵也能运行在高效区；再次对原来大的RDL500-790AIS水泵进行改造(此水泵没有安装配套电机)，更换1台KQSN600-M13水泵扬程42M，流量2980M3/h，水泵效率85％，配用电机450K W，并且在此机组上安装变频调速装置，以适应各种用水量变化的需求，通过以上改造，完全可以适应今后3--5年内城市用水变化的需求。
3、能量消耗计算：
依据供水水量的不同，在扬程40M的条件下，根据水泵的性能曲线，电机效率按92％计算，按照公式W＝QH/102η(KWh)分别计算改造前后水泵的单耗，计算结果见表，从表中可以看出改造前后的效果。
式中Q——泵站出水量(L/s)；
H——水泵的实际运行扬程(M)；
η——水泵综合效率，η=η1·η2
η1——水泵运行效率；
η2——水泵电机效率；
四、结论
根据以上计算分析结果，提出如下合理选择水泵的原则：
1、目前我国绝大多数城镇供水管网均不设水塔，由泵站直接供应满足用户用水需求，为了适应不同用水量的需求，选用水泵台数不宜太少，且应大小型号水泵合理搭配，实行阶梯式供水，以保证城市用水需求。
2、采用大小型号水泵搭配，小型号水泵流量应为大泵流量的40％～60％，太小或太大都会使水泵不同组合间的水量阶梯不均匀，从而降低水泵运行效率。
3、在可能的情况下对电机尽量采用调速装置，并且调速装置应安装在较大的机组上，调速的范围应控制在60％--100％之间。