论文部分内容阅读
【摘 要】变频节能技术日益发展，现在已经广泛地应用于社会的生产领域中，其中尤以工业供水领域应用最为广泛，这种技术具有自动化程度高、节能省电等优点，但是在实际应用过程中，应该做好节能变频器的选型及控制工作，真正地达到节能目的，为实际生产及应用提供良好的技术工具支持。本文重点探讨分析水泵中变频器控制的实际应用与有效节能措施，总结概括出有效节能措施与方法。
【关键词】水泵；变频器；实际应用；节能措施
随着人们生活质量的日益提高及科技的进步，人们对于供水质量提出了更高更新的要求，而供水质量又与供水系统的稳定性关系密切，现在使用的变频恒压控制方式已经广泛地应用在人们的生活消防用水及工业生产用水等领域中，与传统供水方式相比有着巨大的优越性，但是还需要进一步完善与改进在实际应用中，并给出有效的节能措施。
一、变频器控制水泵的实际应用分析
（一）变频器控制水泵运行的工作原理
水泵运行主要依靠的是变频器，它控制着水泵的运转速度，变频器控制水泵运行的工作原理如下：水泵工作中的管道系统由泵、阀、管路组成，水泵会克服这个系统压力，将水或者是其他介质输出，如果管道系统缺少了无变频器控制，水泵流量被出口阀调节控制，而且水泵必须克服阀门及管路两部分的阻力[1]。如果系统中有变频器控制，水泵只需要克服管路阻力，阀门对其并不造成影响，扬程需求也随之降低，改变水泵流量需要调整水泵转速，协调好水泵扬程与管道系统阻力的关系。
（二）变频器控制水泵节能技术的实际应用
变频器控制水泵节能技术在实际中的应用涉及到两方面内容，硬件设计与控制要求，我们将其应用在空调生产线商检房温度自动控制节能设计上，首先是做好硬件设计工作，对电力线通信及变频器选型，依据设计系统的控制功能、I/O点数等，选择相应型号的主控元件，然后是做好I/O接线及电气控制原理工作。空调生产、开发过程中的一个关键性环节与程序是生产商检房，环境额定温度应设置为（27±2）℃，这个地方温度不宜过高或过低，温度上限被设置为29℃，下限被设置为25℃，中央空调的开停基数是27℃，而且通常情况下只有一台机组工作，避免出现实验室温度波动过大的问题。循环水泵及风机增减开停需要依据循环风的进出温差，控制机器是变频器与温度控制器等等。接着要设置系统运行中的冷煤排气压力，其应该≤28Mpa，而且吸气压力不能够大于或等于3Mpa，这样能减少机组的故障诊断[2]。最后是为控制系统配备相应的设备，每台主要设备都要配设相应的自动或手动检修方法，调试或者是检修时用手动，而且两台压缩机不能够同时启动，防止出现冲击电网现象。
二、变频器控制水泵的有效节能措施
（一）了解认识变频调速节能原理
将变频器控制水泵技术应用在实际生产工作中，首先应该了解变频器的调速节能原理，这个原理可以这样解释：从流体力学基本定律能够知道：水泵或者风机都属于平方转矩负载设备，机器设备的转速n与流量Q、扬程H及轴功率P间有这种关系：
上式中的Q1、H1、P1分别代表的是风机或者是水泵处于转速n1时的流量、扬程及轴功率；相对应的是，Q2、H2、P2分别代表风机或水泵在转速n2及相似工况条件下流量、扬程及轴功率。从公式（2）、（3）、（4）可以得知：水泵流量与其转速是成正比的，而扬程与转速平方成正比，相应的轴功率与转速为正比关系。从公式（4）中，我们也可以知道：电机运行速度下调，而其他运行条件保持不变，那么变频器节电效果与转速的下降是立方关系，能够起到非常明显的节电效果，也就是说，当工况只需要50%风量或水量时，电机转速能够调节为额定一半，那么电机消耗功率仅仅是额定功率的12.5%，能够达到87.5%的节能效果。
（二）做好变频器控制水泵的节能计算
根据水泵运转效率，我们能够分析其节能效果，如果采用阀门调节时，因为转速不变，当流量减小时，水泵工作效率随之降低；当调节转速时，保持阀门开度不变，那么流量Q*与转速n*正比关系，保持这个比值不变，水泵工作效率将总会处在最佳的状态。供水系统设计时，设计人员往往对用户管路情况是没有办法进行预测的，也难以精确地计算管阻特性，因此也不能很好地给用户需求留下较为充足的余地，额定扬程及流量确定时，常常是富余量较大[3]。水泵运行及电动机实际运行过程中，通常情况是水流处在高峰期时。电动机还处在轻载状态，这种状态下的功率及功率因数都是较低的，调节转速后，电动机如果处于低频运行时，这时可以依据负载轻重对输入电压功能进行调整，进而提高电动机的工作效率。
（三）调整好变频器的控制方式
离心式的水泵下的变频器采用的是分别驱动方式，这样可以在供水总管接近末端三分之一处，或者是在系统最不利点安设水压力传感器。由PLC构成的系统控制器可以根据水压力传感器及设置好的偏差，经过PID调节方式，变动水泵转速及运行中的水泵数量，使水压力传感器读数处于一种稳定状态，确保整个运行系统的稳定性。这就需要做好变频器调速的控制，常用的控制方式有以下几种，下面我们将具体分析下：1、系统用水量增多时，主水泵频率增加到50赫兹，并保持一段时间后，将备泵投入运行使用中，2台水泵的运行频率是相同的，都增加到50赫兹。2、当运行系统用水量减少时，2台水泵频率同时下降，并保持一段时间后，主泵退出运行，备用泵频率升高且略微低于50赫兹，还要再结合水压力进行减速。3、2台水泵磨损最好是一致，应该定期或者是依照每台水泵累计运行时间切换主水泵与备用泵。4、如果是多台水泵进行切换时，应该采取无主次切换方式，按照“先开先停”原则进行接入与退出，PLC程序运行过程中，变频水泵工作号及台数等要设置好，根据给定频率是否已达到上限或下限频率依次采用增泵或者是减泵操作。
三、结语
水泵运行过程中离不开变频器的工作，现在使用的变频器技术更高，更加具有节能效果与目的，在实际生产领域中已经得到了广泛地应用，变频调速的前提条件是变量恒压，以此将最大限度节能发挥出来，变频控制系统下，水流量的不同，输出频率也不同，这就能够改变水泵转速，使变频器具有“因需而供”的良好特性，起到了很好的节能效果。
参考文献：
[1] 黄鹏程.空调生产线商检房温度自动控制节能设计[J].佛山科学技术学院学报（自然科学版），2009，27（6）：50-52.
[2] 赵小国，孙伟，阎晓妹等.基于时间优先级的变频恒压供水系统的泵组控制方式研究[J].电机与控制应用，2011，38（10）：8-11.
[3] 孙东辉，王宏宇，赵秀芬等.变频技术在中央空调冷却水压差控制中的应用[J].低压电器，2009，（6）：27-29.
【关键词】水泵；变频器；实际应用；节能措施
随着人们生活质量的日益提高及科技的进步，人们对于供水质量提出了更高更新的要求，而供水质量又与供水系统的稳定性关系密切，现在使用的变频恒压控制方式已经广泛地应用在人们的生活消防用水及工业生产用水等领域中，与传统供水方式相比有着巨大的优越性，但是还需要进一步完善与改进在实际应用中，并给出有效的节能措施。
一、变频器控制水泵的实际应用分析
（一）变频器控制水泵运行的工作原理
水泵运行主要依靠的是变频器，它控制着水泵的运转速度，变频器控制水泵运行的工作原理如下：水泵工作中的管道系统由泵、阀、管路组成，水泵会克服这个系统压力，将水或者是其他介质输出，如果管道系统缺少了无变频器控制，水泵流量被出口阀调节控制，而且水泵必须克服阀门及管路两部分的阻力[1]。如果系统中有变频器控制，水泵只需要克服管路阻力，阀门对其并不造成影响，扬程需求也随之降低，改变水泵流量需要调整水泵转速，协调好水泵扬程与管道系统阻力的关系。
（二）变频器控制水泵节能技术的实际应用
变频器控制水泵节能技术在实际中的应用涉及到两方面内容，硬件设计与控制要求，我们将其应用在空调生产线商检房温度自动控制节能设计上，首先是做好硬件设计工作，对电力线通信及变频器选型，依据设计系统的控制功能、I/O点数等，选择相应型号的主控元件，然后是做好I/O接线及电气控制原理工作。空调生产、开发过程中的一个关键性环节与程序是生产商检房，环境额定温度应设置为（27±2）℃，这个地方温度不宜过高或过低，温度上限被设置为29℃，下限被设置为25℃，中央空调的开停基数是27℃，而且通常情况下只有一台机组工作，避免出现实验室温度波动过大的问题。循环水泵及风机增减开停需要依据循环风的进出温差，控制机器是变频器与温度控制器等等。接着要设置系统运行中的冷煤排气压力，其应该≤28Mpa，而且吸气压力不能够大于或等于3Mpa，这样能减少机组的故障诊断[2]。最后是为控制系统配备相应的设备，每台主要设备都要配设相应的自动或手动检修方法，调试或者是检修时用手动，而且两台压缩机不能够同时启动，防止出现冲击电网现象。
二、变频器控制水泵的有效节能措施
（一）了解认识变频调速节能原理
将变频器控制水泵技术应用在实际生产工作中，首先应该了解变频器的调速节能原理，这个原理可以这样解释：从流体力学基本定律能够知道：水泵或者风机都属于平方转矩负载设备，机器设备的转速n与流量Q、扬程H及轴功率P间有这种关系：
上式中的Q1、H1、P1分别代表的是风机或者是水泵处于转速n1时的流量、扬程及轴功率；相对应的是，Q2、H2、P2分别代表风机或水泵在转速n2及相似工况条件下流量、扬程及轴功率。从公式（2）、（3）、（4）可以得知：水泵流量与其转速是成正比的，而扬程与转速平方成正比，相应的轴功率与转速为正比关系。从公式（4）中，我们也可以知道：电机运行速度下调，而其他运行条件保持不变，那么变频器节电效果与转速的下降是立方关系，能够起到非常明显的节电效果，也就是说，当工况只需要50%风量或水量时，电机转速能够调节为额定一半，那么电机消耗功率仅仅是额定功率的12.5%，能够达到87.5%的节能效果。
（二）做好变频器控制水泵的节能计算
根据水泵运转效率，我们能够分析其节能效果，如果采用阀门调节时，因为转速不变，当流量减小时，水泵工作效率随之降低；当调节转速时，保持阀门开度不变，那么流量Q*与转速n*正比关系，保持这个比值不变，水泵工作效率将总会处在最佳的状态。供水系统设计时，设计人员往往对用户管路情况是没有办法进行预测的，也难以精确地计算管阻特性，因此也不能很好地给用户需求留下较为充足的余地，额定扬程及流量确定时，常常是富余量较大[3]。水泵运行及电动机实际运行过程中，通常情况是水流处在高峰期时。电动机还处在轻载状态，这种状态下的功率及功率因数都是较低的，调节转速后，电动机如果处于低频运行时，这时可以依据负载轻重对输入电压功能进行调整，进而提高电动机的工作效率。
（三）调整好变频器的控制方式
离心式的水泵下的变频器采用的是分别驱动方式，这样可以在供水总管接近末端三分之一处，或者是在系统最不利点安设水压力传感器。由PLC构成的系统控制器可以根据水压力传感器及设置好的偏差，经过PID调节方式，变动水泵转速及运行中的水泵数量，使水压力传感器读数处于一种稳定状态，确保整个运行系统的稳定性。这就需要做好变频器调速的控制，常用的控制方式有以下几种，下面我们将具体分析下：1、系统用水量增多时，主水泵频率增加到50赫兹，并保持一段时间后，将备泵投入运行使用中，2台水泵的运行频率是相同的，都增加到50赫兹。2、当运行系统用水量减少时，2台水泵频率同时下降，并保持一段时间后，主泵退出运行，备用泵频率升高且略微低于50赫兹，还要再结合水压力进行减速。3、2台水泵磨损最好是一致，应该定期或者是依照每台水泵累计运行时间切换主水泵与备用泵。4、如果是多台水泵进行切换时，应该采取无主次切换方式，按照“先开先停”原则进行接入与退出，PLC程序运行过程中，变频水泵工作号及台数等要设置好，根据给定频率是否已达到上限或下限频率依次采用增泵或者是减泵操作。
三、结语
水泵运行过程中离不开变频器的工作，现在使用的变频器技术更高，更加具有节能效果与目的，在实际生产领域中已经得到了广泛地应用，变频调速的前提条件是变量恒压，以此将最大限度节能发挥出来，变频控制系统下，水流量的不同，输出频率也不同，这就能够改变水泵转速，使变频器具有“因需而供”的良好特性，起到了很好的节能效果。
参考文献：
[1] 黄鹏程.空调生产线商检房温度自动控制节能设计[J].佛山科学技术学院学报（自然科学版），2009，27（6）：50-52.
[2] 赵小国，孙伟，阎晓妹等.基于时间优先级的变频恒压供水系统的泵组控制方式研究[J].电机与控制应用，2011，38（10）：8-11.
[3] 孙东辉，王宏宇，赵秀芬等.变频技术在中央空调冷却水压差控制中的应用[J].低压电器，2009，（6）：27-29.