馬培華

上海凱泉泵業(yè)（集團(tuán)）有限公司烏魯木齊分公司，新疆烏魯木齊 830000

變頻調(diào)速技術(shù)在水泵控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

馬培華

上海凱泉泵業(yè)（集團(tuán)）有限公司烏魯木齊分公司，新疆烏魯木齊 830000

水泵調(diào)頻是利用調(diào)節(jié)電機(jī)輸入電源頻率的原理進(jìn)行調(diào)節(jié)水泵流量的自動(dòng)化控制技術(shù)，較先前的閥門調(diào)節(jié)而言，具有節(jié)約能源、工作效率高、噪音污染小等特點(diǎn)。本文在此對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)在水泵控制中的原理和其應(yīng)用效益進(jìn)行了分析和論述。

.水泵調(diào)頻；變頻調(diào)速技術(shù)；水泵控制

隨著社會(huì)的進(jìn)步，工業(yè)技術(shù)得到了快速的發(fā)展，在大多數(shù)的工業(yè)生產(chǎn)、居民生活過程中，水泵得到了廣泛的普及和應(yīng)用。在日常的工業(yè)生產(chǎn)或者是生活中，水資源的用量一般會(huì)根據(jù)實(shí)際工業(yè)、生活應(yīng)用環(huán)境而定，而傳統(tǒng)的水泵對(duì)水資源的控制基本上都是橫流量控制，顯然對(duì)于大多水企業(yè)或者是社區(qū)來說都存在著經(jīng)濟(jì)、水資源浪費(fèi)現(xiàn)象。隨著高頻電力電子技術(shù)的發(fā)展，使得電動(dòng)機(jī)及其拖動(dòng)負(fù)載的轉(zhuǎn)速能夠根據(jù)實(shí)際和工作需求的變化而變化，從而有效的降低了能源耗損，目前電頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)水泵控制中得到了廣泛的推廣與應(yīng)用。

1 變頻調(diào)速原理

電機(jī)變頻調(diào)速可以分為兩種情況，一種是交流轉(zhuǎn)直流，最后直流轉(zhuǎn)交流進(jìn)行調(diào)速，另外一種就是交流直接轉(zhuǎn)交流調(diào)速，實(shí)際工作中應(yīng)用比較廣泛的是前者。該電路主要由回路整流器、電路濾波器、逆變器組成。

回路整流器，該整流器是一個(gè)橋式電路，它的作用是將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡源藖砉╇娏髂孀兤魇褂谩?/p>

電流濾波器，該電路為L(zhǎng)C濾波，當(dāng)交流電變?yōu)橹绷麟姾?，直流中?huì)存在著一定的交流電，通過該電路可以有效的濾除掉電路中的交流電信號(hào)，使回路整流器處理后的交流電更加的平穩(wěn)。

電流逆變器，電流擬變器的作用是將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，其電路也是橋式電路，通過該電路可以有效的條件輸出交流電頻率，以此來調(diào)節(jié)電機(jī)頻率的目的，從而調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速。

2 變頻調(diào)速設(shè)計(jì)

變頻調(diào)速可以分為手動(dòng)調(diào)速和自動(dòng)調(diào)速兩種，目前，大部分的水泵調(diào)速機(jī)制都是在開環(huán)條件下通過人為的進(jìn)行調(diào)控電機(jī)轉(zhuǎn)速。本文將在此討論基本的閉環(huán)條件的自動(dòng)調(diào)控技術(shù)。

系統(tǒng)主要由控制對(duì)象、變頻調(diào)速器、壓力測(cè)量變速器、調(diào)節(jié)器等組成。

控制對(duì)象由電機(jī)（額定功率為150kW，額定電流為180A）、水泵（功率為100kW，流量為800m3/h，揚(yáng)程35m。

變頻調(diào)速器，擬定為選用FRN110/P9S-4（額定電流210A），在選擇變頻調(diào)速器時(shí)，一般其額定電流應(yīng)該大于電機(jī)額定電流的1.1倍。

壓力測(cè)量變速器，選用DLK100-OA/0-1MPa。通過使用該壓力測(cè)試變速器可以有效的測(cè)量水管壓力，并將壓力信號(hào)變換為4mA～20mA的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，輸入到控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器中。

調(diào)節(jié)器，系統(tǒng)選用WP～D905，輸入電信號(hào)4mA～20mA，并輸出為PID控制信號(hào)。

系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)邏輯如下：

水泵抽水，流經(jīng)水管，壓力測(cè)試器測(cè)定當(dāng)前的水管壓力，水管壓力與水的流量成正比，相應(yīng)的壓力對(duì)應(yīng)一個(gè)流量值，該壓力數(shù)據(jù)會(huì)被轉(zhuǎn)變?yōu)榕c之對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，送到調(diào)節(jié)器中，調(diào)節(jié)器根據(jù)輸入的電信號(hào)與當(dāng)前工業(yè)或者生活用水過程中所設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)，如果出現(xiàn)在一定范圍以外誤差，調(diào)節(jié)器將其誤差數(shù)據(jù)以及當(dāng)前電信號(hào)傳輸?shù)阶冾l調(diào)速器中，變頻調(diào)速器根據(jù)電信號(hào)對(duì)輸出電源頻率進(jìn)行調(diào)整，直接供水泵使用，從而導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)速做出相應(yīng)變動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的作用。

3 調(diào)頻節(jié)能應(yīng)用

通過實(shí)際工作表明，采用調(diào)頻技術(shù)調(diào)整水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速節(jié)約能源顯著，相對(duì)于未采用調(diào)頻的電機(jī)來說，節(jié)約能源大概在30%左右，以此帶來的節(jié)約經(jīng)濟(jì)效益大概在年平均10萬元左右。

除此之外，由于采用調(diào)頻控速，電機(jī)的電流使用下降，電源的使用頻率下降，從而使水泵的使用環(huán)境得到了明顯的改善，增強(qiáng)了水泵的使用壽命，減少了維修費(fèi)用。使用調(diào)頻控制，減少了人工的手動(dòng)控制開銷，避免了使用閥門控制流量而產(chǎn)生的噪音污染，改善了人員的作業(yè)環(huán)境。

綜上所述，變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用到水泵控制系統(tǒng)中，除了調(diào)速性能好外之外，在節(jié)能環(huán)保方面的效果也比較顯著，在控制方面，各個(gè)企業(yè)或者是水廠的水量需求都不會(huì)相同，通過調(diào)頻控制技術(shù)，可以根據(jù)工業(yè)或者社會(huì)需求進(jìn)行自行調(diào)節(jié)設(shè)置。目前，推廣使用調(diào)頻技術(shù)與電力計(jì)算技術(shù)相可以有效的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低能耗，這對(duì)于現(xiàn)在國(guó)家所提倡的綠色環(huán)保、節(jié)約能源具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

[1]譚世海，熊雋迪，李忠芬，冉啟陽.變頻技術(shù)在給水泵節(jié)能改造中的應(yīng)用[J].電機(jī)與控制應(yīng)用，2010，37：34-36.

[2]王占奎.變頻調(diào)速應(yīng)用百例[M].北京：科學(xué)出版社，1999.

[3]楊林軍.變頻技術(shù)在低加疏水系統(tǒng)中的應(yīng)用與節(jié)能分析[J].電力科學(xué)與工程，2006,(1).

TM921.

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.1674-6708（2011）52-0175-01

馬培華，職稱：初級(jí)，研究方向：機(jī)電一體化