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摘 要：进入二十一世纪以来，我国的经济体系发展期间，电力电子技术、微电子技术、异步电动机控制理论体系等，得到了极大的提升，这直接促使需要对这方面技术加以应用的变频器技术更加完善，并且开始朝着节能、省力、自动化的方向进行发展，极大的拓宽了变频器的适用范围以及变频器本身的质量。而变频器最为显著的工作实际上就是节能，通过变频器的控制，能够良好的对于机械运行速度加以掌控。本篇文章主要针对自来水厂水泵变频器节能改造分析进行了全面详细的探讨，以期为我国的变频器发展作出贡献。
关键词：水泵变频器；节能；改造
变频器自身所具备的变频功能，在与相应的接卸设备相结合之后，能够直接促使设备功能处在一个按需运行的状态之下，自由的选择高负荷运转还是低耗能运转，并且还可以做到自动化控制的目的，极大的提升了设备的运行效率和节能性。在我国当前城市建设不断加快的过程中，自来水厂的压力不断增大，这也就促使自来水厂的水泵进行变频节能改造有着较大的必要性。下文主要针对自来水厂水泵变频器节能改造分析进行了全面详细的探讨。
1 水泵变频调速节能原理分析
水泵的特点是其负载转矩与转速的平方成正比，其轴功率与转速的立方成正比：
（1）
（2）
（3）
式中n0为基准（额定）转速；n为运行转速；Q0为n0时的流量；H0为n0时的扬程；H为n时的扬程；P0为n0时的功率；P为n时的功率。
但是对于实际的泵负载，通常存在一个与高低差有关的实际扬程，在进行变频调速运行时必须注意。泵的H-Q特性如图1和如图 2所示。
图1 泵的H——Q特性
图2 泵的P——特性
下面把阀门控制与转速控制的节能效果作一比较。在图1中，当流量从1.0变为0.5时，对于阀门控制，通过关小阀门使阻抗曲线从R1变为R2，则工作点由A点转移到B。若改用转速控制，则在同一条阻抗曲线R1上从A点转移到D点。在图2 所示的P-Q特性上轴功率的变化可见，在阀门控制时由100%转速的A点转移到B；而转速控制时，在由实际扬程决定的功率特性上由A转移到D，与阀门控制相比可获得相当于BD大小的节电效果。
自来水厂的水泵在运行期间，随时要针对供水系统来进行供水补充，并且在不同的时段、季节所需要的用水量有着一定的差异性，那么供水流量、压力等也有着极大的不同。
2 自来水厂供水系统变频频改造工艺要求分析
（1）在某供水系统改造案例之中，一共有三台水泵存在，每一台电机自身电能容量为75KW，在实际使用的过程中，一台作为备用，随时应对紧急期间内很感慨，而另外两台则是保持工作状态。其中，具体要求有以下几个方面的因素：
①三台水泵在运行的过程中，可以分别采取相应的调速措施和定速运行措施，但是其中所使用的变频器仅仅只能够为一台电机的电源进行变频处理。那么在这样的情况下，每台电机的启动操作、停止操作都要进行联锁操作，通过对于逻辑电路所采取的控制措施，能够有效的保证操作切换过程中的可靠性。
②当两台水泵处在工作状态下的时候，一台水泵通过工频的形式来供电，而另外一台则是直接通过变频器的形式来进行供电，但即便是供电电源不同的情况下，两台水泵的运行，也应当要采取互锁控制的措施。
③当水泵运行的过程中，其电动机从变频切换到工频电网之后，应当要采取延迟5秒进行相应的定速运行，接触器在这之后才能够转变成为合闸状态，其根本原因就是要避免操作过电压出现的可能性。
④在电动机本身从工频电网直接转换到相应的变频器进行供电运行的过程中，需要通过延迟10秒，再进行接触器闭合的措施，通过该措施的执行，能够最大限度的避免电动机本身的高速产生的感应电势破坏电子器件的可能性。
⑤为了能够保证上述几个方面的工艺要求能够有效的达到，就必须要将检测、控制、保护等多方面单元直接在一个控制柜内部进行集中放置。
（2）变频器选型及外部接线分析。
①变频器的选型。
选用日本富氏公司生产的FRENIC5000系列PWM电压型变频器，主回路采用大功率晶体管（GTR）模块，用单片微型计算机控制。
②变频器接线。
管压H≥0.8：一台定速，一台变速，一台备用。
管压H≤0.64：一台定速或变速，另两台备用。
管压H≤0.52：一台变速，两台备用。
三种工况的选择是通过管道出口的流量-压力传感器的电流信号（4-20mA 直流），经函数发生器变为开关控制信号，启动电动机和管阀门。
变频运行的电机，由压力信号的大小进行三种不同频率（速度）的切换。
（3）变频器原理接线图分析。
电路说明：
①变频器电源端连接过程中所使用的相序实际上和电机本身的转向问题没有直接联系，通常情况下都是利用电机连接的形式来有效的改变电机本身的转向。同时，在这期间尤其要需注意电源端、电机端的正确连接，禁止出现接反的可能性，否则就极有可能会导致变频器烧坏的情况出现。
②接触器KM1、电源自动开关QF的型号容量应恰当选择。
③变频器控制柜上装有电压表（V）、功率表（KW）、电流表（A）、功率因数表（cosφ）频率表（Hz）等模拟电表，以便于对电机进行监控。
3 水泵变频调速运行的经济分析
（1）在将变频器投入到水泵运行之中以后，水泵电机自身的110A工作电流直接下降到了60A-90A的程度，如此一来，电机自身的温升现象也就会大幅度的下滑，并且降低了水泵运行所可能出现的机械磨损现象，减少了整个水泵运行维护、维修工作量。
（2）保护功能极为可靠，能够有效的对于电机单相运行以及过载等方面的电机烧坏现象进行消除，最大限度的保证了自来水厂的安全生产。
4 结语
综上所述，我国当前城市建设规模不断扩大的过程中，城市对于水资源的额渴求在不断增大，尤其自来水厂的运行耗能不断增大的情况下，针对水泵进行变频器节能改造有着极大的必要性，在对变频器加以利用之后，能够极大的提升自来水厂的运行效率，促使自来水厂运行的经济效益、社会效益都有所提高。■
参考文献
[1] 杜秀峰.浅谈变频螺杆空压机在矿井中的应用[J]. 科技创新导报. 2009（35）
[2] 于志平.变频调速技术在风机、泵类的应用[J]. 中小企业管理与科技（上旬刊）. 2008（10）
[3] 杨敏娟.高压变频调速在工业蒸汽锅炉风机、给水泵上的选用[J]. 科技创新导报. 2009（29）
关键词：水泵变频器；节能；改造
变频器自身所具备的变频功能，在与相应的接卸设备相结合之后，能够直接促使设备功能处在一个按需运行的状态之下，自由的选择高负荷运转还是低耗能运转，并且还可以做到自动化控制的目的，极大的提升了设备的运行效率和节能性。在我国当前城市建设不断加快的过程中，自来水厂的压力不断增大，这也就促使自来水厂的水泵进行变频节能改造有着较大的必要性。下文主要针对自来水厂水泵变频器节能改造分析进行了全面详细的探讨。
1 水泵变频调速节能原理分析
水泵的特点是其负载转矩与转速的平方成正比，其轴功率与转速的立方成正比：
（1）
（2）
（3）
式中n0为基准（额定）转速；n为运行转速；Q0为n0时的流量；H0为n0时的扬程；H为n时的扬程；P0为n0时的功率；P为n时的功率。
但是对于实际的泵负载，通常存在一个与高低差有关的实际扬程，在进行变频调速运行时必须注意。泵的H-Q特性如图1和如图 2所示。
图1 泵的H——Q特性
图2 泵的P——特性
下面把阀门控制与转速控制的节能效果作一比较。在图1中，当流量从1.0变为0.5时，对于阀门控制，通过关小阀门使阻抗曲线从R1变为R2，则工作点由A点转移到B。若改用转速控制，则在同一条阻抗曲线R1上从A点转移到D点。在图2 所示的P-Q特性上轴功率的变化可见，在阀门控制时由100%转速的A点转移到B；而转速控制时，在由实际扬程决定的功率特性上由A转移到D，与阀门控制相比可获得相当于BD大小的节电效果。
自来水厂的水泵在运行期间，随时要针对供水系统来进行供水补充，并且在不同的时段、季节所需要的用水量有着一定的差异性，那么供水流量、压力等也有着极大的不同。
2 自来水厂供水系统变频频改造工艺要求分析
（1）在某供水系统改造案例之中，一共有三台水泵存在，每一台电机自身电能容量为75KW，在实际使用的过程中，一台作为备用，随时应对紧急期间内很感慨，而另外两台则是保持工作状态。其中，具体要求有以下几个方面的因素：
①三台水泵在运行的过程中，可以分别采取相应的调速措施和定速运行措施，但是其中所使用的变频器仅仅只能够为一台电机的电源进行变频处理。那么在这样的情况下，每台电机的启动操作、停止操作都要进行联锁操作，通过对于逻辑电路所采取的控制措施，能够有效的保证操作切换过程中的可靠性。
②当两台水泵处在工作状态下的时候，一台水泵通过工频的形式来供电，而另外一台则是直接通过变频器的形式来进行供电，但即便是供电电源不同的情况下，两台水泵的运行，也应当要采取互锁控制的措施。
③当水泵运行的过程中，其电动机从变频切换到工频电网之后，应当要采取延迟5秒进行相应的定速运行，接触器在这之后才能够转变成为合闸状态，其根本原因就是要避免操作过电压出现的可能性。
④在电动机本身从工频电网直接转换到相应的变频器进行供电运行的过程中，需要通过延迟10秒，再进行接触器闭合的措施，通过该措施的执行，能够最大限度的避免电动机本身的高速产生的感应电势破坏电子器件的可能性。
⑤为了能够保证上述几个方面的工艺要求能够有效的达到，就必须要将检测、控制、保护等多方面单元直接在一个控制柜内部进行集中放置。
（2）变频器选型及外部接线分析。
①变频器的选型。
选用日本富氏公司生产的FRENIC5000系列PWM电压型变频器，主回路采用大功率晶体管（GTR）模块，用单片微型计算机控制。
②变频器接线。
管压H≥0.8：一台定速，一台变速，一台备用。
管压H≤0.64：一台定速或变速，另两台备用。
管压H≤0.52：一台变速，两台备用。
三种工况的选择是通过管道出口的流量-压力传感器的电流信号（4-20mA 直流），经函数发生器变为开关控制信号，启动电动机和管阀门。
变频运行的电机，由压力信号的大小进行三种不同频率（速度）的切换。
（3）变频器原理接线图分析。
电路说明：
①变频器电源端连接过程中所使用的相序实际上和电机本身的转向问题没有直接联系，通常情况下都是利用电机连接的形式来有效的改变电机本身的转向。同时，在这期间尤其要需注意电源端、电机端的正确连接，禁止出现接反的可能性，否则就极有可能会导致变频器烧坏的情况出现。
②接触器KM1、电源自动开关QF的型号容量应恰当选择。
③变频器控制柜上装有电压表（V）、功率表（KW）、电流表（A）、功率因数表（cosφ）频率表（Hz）等模拟电表，以便于对电机进行监控。
3 水泵变频调速运行的经济分析
（1）在将变频器投入到水泵运行之中以后，水泵电机自身的110A工作电流直接下降到了60A-90A的程度，如此一来，电机自身的温升现象也就会大幅度的下滑，并且降低了水泵运行所可能出现的机械磨损现象，减少了整个水泵运行维护、维修工作量。
（2）保护功能极为可靠，能够有效的对于电机单相运行以及过载等方面的电机烧坏现象进行消除，最大限度的保证了自来水厂的安全生产。
4 结语
综上所述，我国当前城市建设规模不断扩大的过程中，城市对于水资源的额渴求在不断增大，尤其自来水厂的运行耗能不断增大的情况下，针对水泵进行变频器节能改造有着极大的必要性，在对变频器加以利用之后，能够极大的提升自来水厂的运行效率，促使自来水厂运行的经济效益、社会效益都有所提高。■
参考文献
[1] 杜秀峰.浅谈变频螺杆空压机在矿井中的应用[J]. 科技创新导报. 2009（35）
[2] 于志平.变频调速技术在风机、泵类的应用[J]. 中小企业管理与科技（上旬刊）. 2008（10）
[3] 杨敏娟.高压变频调速在工业蒸汽锅炉风机、给水泵上的选用[J]. 科技创新导报. 2009（29）