一控二一控三恒壓變頻供水設備節能技術(shù)分析與應用

1 一控二一控三恒壓變頻供水設備水泵的變頻調速的節能方法與原理

　　根據流體力學(xué)可以得知，H(壓力) ×Q(流量) = P(功率)；其中，轉速N的二次方和壓力H成正比；轉速N和流量Q成正比；轉速N的三次方和功率P成正比；假設水泵效率為定值時(shí)，當將流量調節下降的時(shí)候，轉速N也將跟著(zhù)成正比下降；此時(shí)的軸所輸出的功率P也將成三次方的關(guān)系下降。也就是說(shuō)，水泵電機轉速和其所消耗的電功率成三次方比例關(guān)系。即將流量采用閥門(mén)控制的時(shí)候，功率被損耗給浪費掉了；同時(shí)，隨著(zhù)不斷的將閥門(mén)關(guān)小，這一損耗還會(huì )相應的增大。當采用轉速進(jìn)行控制的時(shí)候，因為轉速n的二次方和揚程H成正比例關(guān)系，轉速n和流量Q成正比例關(guān)系；轉速n的三次方和功率成正比例關(guān)系，也就是轉速n和功率成三次方關(guān)系下降。若并非采用將閥門(mén)關(guān)小的方法，而采用降下電機的轉速；則在轉運等量的流量這一情況之下，原本在閥門(mén)所消耗的功率則能夠全部避免；并能獲取很好的節能效果；這則是水泵的調速節能的原理。

　　有很多種方法可以對水泵進(jìn)行調速，這些方法主要可以分為兩大類(lèi)。第一類(lèi)，直接將電機轉速改變；例如，變頻調速和可控硅地串級調速等；第二類(lèi)，電機地轉速不變，經(jīng)過(guò)附加的裝置把水泵轉速改變，例如，變速箱地調速，電磁離合器地調速，以及液力耦合器地調速等均是這一類(lèi)。在水泵站地應用當中，前者是應用的很多也很常見(jiàn)。

2 一控二一控三恒壓變頻供水設備變頻調速的控制系統分析

　　當前，在我國水泵的控制系統當中，絕大多數是于開(kāi)環(huán)的狀態(tài)之下采取變頻調速的技術(shù)；也就是人為的依據外界條件、工藝地變化，將變頻器頻率值改變；以此達到調速的效果。其系統主要有調節器，控制對象，壓力測量的變送器以及變頻的調速器等四個(gè)部分組成。

　　控制系統的過(guò)程是：水管出口的壓力由壓力測量的變送器測量出來(lái)，接著(zhù)將其轉換成為和它對應的標準的4至20mA電信號；傳至調節器進(jìn)行和工藝需要的指標做對對，取得偏差。所得偏差值依照預先所定調節地規律有調節器進(jìn)行運算，獲取調節的信號并傳輸至變頻的調速器；進(jìn)而致使變頻器把輸入的380.0V／50.0Hz交流電，轉換為輸出是0.0—380.0V／0.0～400.0Hz地連續頻率交流電和可調的電壓；并直接的供應給水泵的電機。

　　將變頻的調速其安裝至水泵的電機之上后，通過(guò)相關(guān)實(shí)測，其節能的效果很好；與未裝之前相比節能約有53%，同時(shí)生產(chǎn)的工業(yè)也很穩定；其表現主要有：在采用了變頻調速的技術(shù)之后，有非常顯著(zhù)的節能效果；把電機功率因素提高了，并將無(wú)功的功率消耗降低了。平均每月的節電率有53%，經(jīng)濟效率非常的顯著(zhù)。采取變調技術(shù)之后，因為全開(kāi)水泵的出口閥，將閥門(mén)因為節流所產(chǎn)生的噪音消除了；使工作的環(huán)境得到改善。此外，還將因為調節閥出現故障而對生產(chǎn)造成的影響克服了。采取變調技術(shù)之后，降低了57%的水泵壓力；下降了490%的電源頻率；下降了64%的電機定子的電流。此外，因為調速平穩與變頻器的啟動(dòng)，將電網(wǎng)沖擊減少了。

　　于系統當中采取閉環(huán)的控制，使得參數超調地波動(dòng)范圍不大，能及時(shí)的進(jìn)行偏差的控制?？梢罁に囆枰詣?dòng)地調節變頻器地加、減速，高精度的控制，保障了生產(chǎn)工藝的穩定；使得產(chǎn)品產(chǎn)量與質(zhì)量得到提高。此外，因為變調器具備非常靈敏的故障診斷，檢測以及數字顯示等功能，使得電機水泵地運行可靠性得到了很大的提高。

3 一控二一控三恒壓變頻供水設備應用需考慮的問(wèn)題

　　通常，水泵調速所考慮的是減速的問(wèn)題；在采取變調時(shí)，原本依照工頻所設計的電機和泵運行的參數都產(chǎn)生了很大變化；此外定速泵和管路的特性曲線(xiàn)等也會(huì )給調速造成影響。導致超范圍的調速很難將節能目的實(shí)現。所以，無(wú)法無(wú)限制地進(jìn)行變調。通常情況，變調不能低于50%的額定轉速，應在75%到100%之內；同時(shí)與實(shí)際的計算相結合進(jìn)行確定。

3.1 調速范圍較小的場(chǎng)合

　　將閥門(mén)調節時(shí)，于管網(wǎng)、閥門(mén)之內所產(chǎn)生阻力的損失減少，是采取調速的目的。若調節的翻過(guò)較小，這部分地壓降則不大，損耗也相應較??；則不必采取復雜調速的裝置。所以，通常情況之下，若選擇的水泵合適，且流量于100%至90%這一范圍之內發(fā)生變化的時(shí)候；則可以不采取調速的方式。

3.2 系統中要求具備固定的靜壓

　　我們將不隨著(zhù)流量和轉速的變化而變化地固定壓力成為靜壓。如，需要向一定高度輸送流體。若采取調速的裝置，那么，出口的壓力則會(huì )隨著(zhù)轉速成二次方的關(guān)系發(fā)生變化；這則很可能無(wú)法滿(mǎn)足預定工藝的要求。所以，在工藝需要靜壓地變動(dòng)不大、穩定的時(shí)候，其調速的方案需依照負荷的曲線(xiàn)進(jìn)行慎重的選定。

3.3容量大水泵　　

　　當采取大容量水泵的時(shí)候，有很高的運行可靠性的要求；因此需慎重的采取調速的裝置。若流量、揚程常出現變化，采取調速的裝置其節電效果顯著(zhù)。此外，可增設應急的可靠措施于調速的裝置之上，貨采取一備一用的方式，將其可靠性提高。

3.4 泵機配套不合理

　　在對老設備進(jìn)行改造的時(shí)候，將水泵更換了，未更換小容量的相應電動(dòng)機；原設計的時(shí)候，選擇過(guò)大的電機、泵；導致泵機的不配套。則應將電動(dòng)機或者水泵更換，使其相互配套。此外，泵機雖然配套，而實(shí)際的運行處于低負荷區；則需采取將車(chē)削葉輪、水泵型號更換等措施，比采取調速的方式經(jīng)濟許多。

3.5 系統中定速泵對于調速范圍所產(chǎn)生的影響

　　在實(shí)際當中，供水的系統通常采取多臺的水泵并聯(lián)進(jìn)行供水；因為投資太大，無(wú)法把全部水泵均調速；因此，通常采取定速、調速泵混合進(jìn)行供水。于此系統當中，需注意當定速、調速泵均可處于高效段運行保證；同是將系統最優(yōu)實(shí)現。在這時(shí)，調速泵則會(huì )被和其并列運行的定速泵嚴重的影響。其主要情況有：

　　型號不同的水泵，在一定一調并列的運行的時(shí)候；如果可以使得定速泵的高效段的左端點(diǎn)的揚程和調速泵于額定轉速的時(shí)侯高效段的右端點(diǎn)的揚程相等。就能夠將調速運行的最大范圍實(shí)現。但是，此時(shí)絕不允許將定速泵和調速泵互換之后，在并列的運行。型號相同一定一調并列的運行的時(shí)候；調度雖然靈活，但是，因為不能將定速泵和調速泵高效的工作段兼顧；所以，這種情況之下，調速的運行范圍不大。

小結：

　　在水泵的控制系統當中應用變調技術(shù)，具備著(zhù)運行的工藝可靠安全，顯著(zhù)的節能效果以及性能良好的調速等優(yōu)點(diǎn)；在如今，能源節約已被大力的提倡；將這一種把現代先進(jìn)的計算機技術(shù)與電子電力技術(shù)集合到一起的高科技的節能裝置推廣應用，將對降低耗能與將勞動(dòng)的生存率提高具備這非常重要的意義。