一控(kong)二一控(kong)三變(bian)頻恒壓供水設備(bei)節能(neng)技術分析(xi)與應用

1 一(yi)控二一(yi)控三變(bian)頻恒壓(ya)供水設備水泵的(de)變頻調(diao)速的(de)節能方法與原理(li)

　　根據流(liu)(liu)體力(li)(li)學可以得知，H(壓力(li)(li)) ×Q(流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)) = P(功率(lv)(lv)(lv)(lv))；其中，轉(zhuan)速(su)(su)(su)N的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)二(er)次(ci)方和(he)(he)壓力(li)(li)H成(cheng)(cheng)(cheng)正(zheng)比(bi)；轉(zhuan)速(su)(su)(su)N和(he)(he)流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)Q成(cheng)(cheng)(cheng)正(zheng)比(bi)；轉(zhuan)速(su)(su)(su)N的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)三(san)(san)次(ci)方和(he)(he)功率(lv)(lv)(lv)(lv)P成(cheng)(cheng)(cheng)正(zheng)比(bi)；假設(she)水泵(beng)(beng)效(xiao)率(lv)(lv)(lv)(lv)為定(ding)值(zhi)時，當將(jiang)(jiang)(jiang)流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)調(diao)節下(xia)降的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時候(hou)(hou)，轉(zhuan)速(su)(su)(su)N也將(jiang)(jiang)(jiang)跟著成(cheng)(cheng)(cheng)正(zheng)比(bi)下(xia)降；此時的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)軸所輸(shu)出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)功率(lv)(lv)(lv)(lv)P也將(jiang)(jiang)(jiang)成(cheng)(cheng)(cheng)三(san)(san)次(ci)方的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)關(guan)(guan)系(xi)下(xia)降。也就(jiu)是說(shuo)，水泵(beng)(beng)電機轉(zhuan)速(su)(su)(su)和(he)(he)其所消耗(hao)(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電功率(lv)(lv)(lv)(lv)成(cheng)(cheng)(cheng)三(san)(san)次(ci)方比(bi)例(li)關(guan)(guan)系(xi)。即將(jiang)(jiang)(jiang)流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)采用(yong)閥(fa)門(men)控制的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時候(hou)(hou)，功率(lv)(lv)(lv)(lv)被損耗(hao)(hao)(hao)給浪(lang)費掉了；同時，隨著不斷(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)將(jiang)(jiang)(jiang)閥(fa)門(men)關(guan)(guan)小，這(zhe)一損耗(hao)(hao)(hao)還會相應(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增大(da)。當采用(yong)轉(zhuan)速(su)(su)(su)進行控制的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時候(hou)(hou)，因為轉(zhuan)速(su)(su)(su)n的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)二(er)次(ci)方和(he)(he)揚程H成(cheng)(cheng)(cheng)正(zheng)比(bi)例(li)關(guan)(guan)系(xi)，轉(zhuan)速(su)(su)(su)n和(he)(he)流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)Q成(cheng)(cheng)(cheng)正(zheng)比(bi)例(li)關(guan)(guan)系(xi)；轉(zhuan)速(su)(su)(su)n的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)三(san)(san)次(ci)方和(he)(he)功率(lv)(lv)(lv)(lv)成(cheng)(cheng)(cheng)正(zheng)比(bi)例(li)關(guan)(guan)系(xi)，也就(jiu)是轉(zhuan)速(su)(su)(su)n和(he)(he)功率(lv)(lv)(lv)(lv)成(cheng)(cheng)(cheng)三(san)(san)次(ci)方關(guan)(guan)系(xi)下(xia)降。若(ruo)并(bing)(bing)非采用(yong)將(jiang)(jiang)(jiang)閥(fa)門(men)關(guan)(guan)小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方法，而(er)采用(yong)降下(xia)電機的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)速(su)(su)(su)；則在轉(zhuan)運等量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)這(zhe)一情(qing)況之(zhi)下(xia)，原本在閥(fa)門(men)所消耗(hao)(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)功率(lv)(lv)(lv)(lv)則能(neng)夠全(quan)部避免(mian)；并(bing)(bing)能(neng)獲取(qu)很好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)節能(neng)效(xiao)果；這(zhe)則是水泵(beng)(beng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)調(diao)速(su)(su)(su)節能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原理。

　　有很多種(zhong)方(fang)(fang)法(fa)可以(yi)對水泵進(jin)行調(diao)速(su)(su)(su)，這(zhe)些方(fang)(fang)法(fa)主要可以(yi)分為兩大(da)類。第一類，直接將電機(ji)轉(zhuan)速(su)(su)(su)改(gai)(gai)變(bian)(bian)；例如(ru)，變(bian)(bian)頻調(diao)速(su)(su)(su)和可控硅地(di)串級調(diao)速(su)(su)(su)等(deng)；第二類，電機(ji)地(di)轉(zhuan)速(su)(su)(su)不(bu)變(bian)(bian)，經過附加的裝(zhuang)置把(ba)水泵轉(zhuan)速(su)(su)(su)改(gai)(gai)變(bian)(bian)，例如(ru)，變(bian)(bian)速(su)(su)(su)箱地(di)調(diao)速(su)(su)(su)，電磁離合器地(di)調(diao)速(su)(su)(su)，以(yi)及液力耦合器地(di)調(diao)速(su)(su)(su)等(deng)均(jun)是這(zhe)一類。在水泵站地(di)應(ying)用當中，前(qian)者(zhe)是應(ying)用的很多也很常(chang)見。

2 一控二一控三變(bian)頻恒壓供水設備變(bian)頻(pin)調速的(de)控制系(xi)統分析

　　當(dang)前，在我(wo)國水泵的(de)(de)控制(zhi)系統(tong)當(dang)中，絕大多數是于開(kai)環的(de)(de)狀態之下采取變(bian)(bian)頻(pin)(pin)(pin)調(diao)速的(de)(de)技術(shu)；也就是人為的(de)(de)依據外界(jie)條件、工(gong)藝地(di)變(bian)(bian)化，將變(bian)(bian)頻(pin)(pin)(pin)器頻(pin)(pin)(pin)率值改變(bian)(bian)；以此達到(dao)調(diao)速的(de)(de)效果。其系統(tong)主要有(you)調(diao)節(jie)器，控制(zhi)對象，壓力(li)測(ce)量的(de)(de)變(bian)(bian)送(song)器以及變(bian)(bian)頻(pin)(pin)(pin)的(de)(de)調(diao)速器等(deng)四個部分組成。

　　控制系統的(de)過程是(shi)：水(shui)管出(chu)口(kou)的(de)壓(ya)(ya)力由壓(ya)(ya)力測(ce)量的(de)變(bian)送器測(ce)量出(chu)來，接著(zhu)將其(qi)轉換(huan)成為和它對(dui)應的(de)標準的(de)4至20mA電(dian)(dian)(dian)信(xin)號；傳至調(diao)(diao)節(jie)器進行(xing)和工藝需要的(de)指標做對(dui)對(dui)，取得偏差(cha)。所得偏差(cha)值依照預先所定(ding)調(diao)(diao)節(jie)地規律有調(diao)(diao)節(jie)器進行(xing)運算，獲取調(diao)(diao)節(jie)的(de)信(xin)號并(bing)傳輸(shu)至變(bian)頻的(de)調(diao)(diao)速(su)器；進而致使變(bian)頻器把輸(shu)入(ru)的(de)380.0V／50.0Hz交流(liu)電(dian)(dian)(dian)，轉換(huan)為輸(shu)出(chu)是(shi)0.0—380.0V／0.0～400.0Hz地連續頻率交流(liu)電(dian)(dian)(dian)和可調(diao)(diao)的(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)；并(bing)直接的(de)供應給水(shui)泵的(de)電(dian)(dian)(dian)機。

　　將變(bian)頻的(de)(de)調速其安裝(zhuang)(zhuang)至水泵(beng)的(de)(de)電(dian)機之(zhi)(zhi)上后，通過(guo)相關實測，其節能的(de)(de)效(xiao)果很好(hao)；與未裝(zhuang)(zhuang)之(zhi)(zhi)前相比節能約有53%，同時(shi)生產的(de)(de)工業也很穩定；其表現(xian)主(zhu)要有：在采用了變(bian)頻調速的(de)(de)技(ji)術之后(hou)(hou)，有(you)(you)非常顯(xian)著的(de)(de)節能效(xiao)果；把電機(ji)功(gong)率(lv)(lv)因(yin)素提高了(le)，并將(jiang)無功(gong)的(de)(de)功(gong)率(lv)(lv)消(xiao)耗降低(di)了(le)。平均每(mei)月的(de)(de)節電率(lv)(lv)有(you)(you)53%，經濟效(xiao)率(lv)(lv)非常的(de)(de)顯(xian)著。采(cai)(cai)取變(bian)調技(ji)術之后(hou)(hou)，因(yin)為(wei)全開水(shui)泵的(de)(de)出(chu)口(kou)閥(fa)，將(jiang)閥(fa)門因(yin)為(wei)節流所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)(de)噪音消(xiao)除了(le)；使工作的(de)(de)環境得到改善。此外，還將(jiang)因(yin)為(wei)調節閥(fa)出(chu)現故(gu)障而對生(sheng)產(chan)造成的(de)(de)影響克服了(le)。采(cai)(cai)取變(bian)調技(ji)術之后(hou)(hou)，降低(di)了(le)57%的(de)(de)水(shui)泵壓力；下降了(le)490%的(de)(de)電源(yuan)頻(pin)率(lv)(lv)；下降了(le)64%的(de)(de)電機(ji)定子(zi)的(de)(de)電流。此外，因(yin)為(wei)調速平穩與變(bian)頻(pin)器的(de)(de)啟動，將(jiang)電網沖擊減(jian)少了(le)。

　　于系統當中采取閉環的(de)控制(zhi)，使得參數超(chao)調地(di)波(bo)動范圍不大，能及時的(de)進行偏差(cha)的(de)控制(zhi)。可(ke)依據工(gong)藝(yi)需要自動地(di)調節變頻(pin)器地(di)加(jia)、減速，高精度(du)的(de)控制(zhi)，保(bao)障了生產工(gong)藝(yi)的(de)穩定；使得產品(pin)產量與(yu)質量得到(dao)提(ti)高。此外，因為變調器具備非常靈敏的(de)故障診斷，檢測以及數字顯示等功能，使得電機水泵地(di)運(yun)行可(ke)靠性(xing)得到(dao)了很大的(de)提(ti)高。

3 一控二一控三變(bian)頻恒壓(ya)供水(shui)設備應用(yong)需(xu)考慮(lv)的問(wen)題

　　通(tong)常，水泵調(diao)(diao)速所(suo)(suo)考慮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)減速的(de)(de)(de)(de)(de)(de)問題；在采取變(bian)(bian)調(diao)(diao)時，原本依(yi)照工(gong)頻所(suo)(suo)設計的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電機和(he)泵運行的(de)(de)(de)(de)(de)(de)參數都(dou)產(chan)生了很大變(bian)(bian)化(hua)；此外(wai)定速泵和(he)管路的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)性曲線等也會給調(diao)(diao)速造成影響。導致超范圍的(de)(de)(de)(de)(de)(de)調(diao)(diao)速很難將節能目(mu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)現。所(suo)(suo)以，無(wu)法無(wu)限制地進行變(bian)(bian)調(diao)(diao)。通(tong)常情況，變(bian)(bian)調(diao)(diao)不能低于50%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)額(e)定轉速，應在75%到(dao)100%之內；同時與實(shi)際的(de)(de)(de)(de)(de)(de)計算相結合(he)進行確定。

3.1 調速范圍(wei)較(jiao)小的場合

　　將閥門調(diao)(diao)節(jie)時，于管網、閥門之內(nei)所產生阻力的損(sun)失減少(shao)，是采取(qu)調(diao)(diao)速的目的。若(ruo)(ruo)調(diao)(diao)節(jie)的翻過較小(xiao)，這部(bu)分地壓降則不大，損(sun)耗也相應(ying)較小(xiao)；則不必采取(qu)復雜調(diao)(diao)速的裝(zhuang)置。所以(yi)，通常情況(kuang)之下，若(ruo)(ruo)選擇的水泵合適(shi)，且流量于100%至90%這一范圍之內(nei)發(fa)生變化的時候；則可以(yi)不采取(qu)調(diao)(diao)速的方式。

3.2 系統中要求(qiu)具(ju)備固定的靜壓

　　我們將不(bu)隨著流(liu)(liu)量(liang)和轉速的(de)(de)(de)(de)變化(hua)而(er)變化(hua)地固(gu)定(ding)壓(ya)(ya)力(li)成為(wei)靜(jing)壓(ya)(ya)。如(ru)，需要向一(yi)定(ding)高度輸送流(liu)(liu)體。若采取調(diao)(diao)速的(de)(de)(de)(de)裝置，那(nei)么(me)，出口的(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)則(ze)會隨著轉速成二次方(fang)的(de)(de)(de)(de)關系發生變化(hua)；這則(ze)很可能無法滿足預定(ding)工藝的(de)(de)(de)(de)要求。所以，在工藝需要靜(jing)壓(ya)(ya)地變動(dong)不(bu)大、穩定(ding)的(de)(de)(de)(de)時候，其(qi)調(diao)(diao)速的(de)(de)(de)(de)方(fang)案需依照負(fu)荷的(de)(de)(de)(de)曲線進行慎重的(de)(de)(de)(de)選定(ding)。

3.3容量大(da)水泵(beng)　　

　　當采(cai)取(qu)大容量(liang)水泵的(de)(de)時候，有(you)很高(gao)的(de)(de)運(yun)行可(ke)靠(kao)性(xing)的(de)(de)要求；因此需(xu)慎重的(de)(de)采(cai)取(qu)調(diao)速(su)的(de)(de)裝置。若流量(liang)、揚(yang)程常出現變化，采(cai)取(qu)調(diao)速(su)的(de)(de)裝置其(qi)節電效果顯著。此外，可(ke)增設應急的(de)(de)可(ke)靠(kao)措施(shi)于調(diao)速(su)的(de)(de)裝置之(zhi)上，貨采(cai)取(qu)一備一用(yong)的(de)(de)方式(shi)，將其(qi)可(ke)靠(kao)性(xing)提高(gao)。

3.4 泵(beng)機配套不(bu)合(he)理

　　在(zai)對老設(she)備進(jin)行改造(zao)的(de)(de)(de)時候(hou)(hou)，將水泵(beng)(beng)更(geng)換了，未更(geng)換小容量的(de)(de)(de)相應電動機；原設(she)計(ji)的(de)(de)(de)時候(hou)(hou)，選擇過大的(de)(de)(de)電機、泵(beng)(beng)；導(dao)致泵(beng)(beng)機的(de)(de)(de)不(bu)配(pei)(pei)套。則應將電動機或者水泵(beng)(beng)更(geng)換，使其相互配(pei)(pei)套。此外，泵(beng)(beng)機雖然配(pei)(pei)套，而實(shi)際的(de)(de)(de)運行處于低(di)負荷區；則需采取(qu)將車削葉輪、水泵(beng)(beng)型號更(geng)換等措施，比采取(qu)調(diao)速的(de)(de)(de)方式經(jing)濟許(xu)多(duo)。

3.5 系(xi)統中定速(su)泵(beng)對于調速(su)范圍(wei)所產生的影(ying)響

　　在實際(ji)當中(zhong)，供水(shui)的(de)系統通常采取多臺的(de)水(shui)泵(beng)并聯進行(xing)(xing)供水(shui)；因為投(tou)資太(tai)大，無法(fa)把全部(bu)水(shui)泵(beng)均調速(su)；因此，通常采取定(ding)速(su)、調速(su)泵(beng)混合進行(xing)(xing)供水(shui)。于此系統當中(zhong)，需注意當定(ding)速(su)、調速(su)泵(beng)均可處于高效段運(yun)行(xing)(xing)保證；同是將系統最(zui)優實現(xian)。在這(zhe)時，調速(su)泵(beng)則會被和其(qi)并列(lie)運(yun)行(xing)(xing)的(de)定(ding)速(su)泵(beng)嚴(yan)重的(de)影(ying)響。其(qi)主要情況有：

　　型(xing)號不同的(de)(de)(de)(de)(de)水泵，在一(yi)(yi)(yi)定(ding)(ding)一(yi)(yi)(yi)調(diao)并列(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)行(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)候(hou)；如果可(ke)以使得定(ding)(ding)速(su)(su)(su)泵的(de)(de)(de)(de)(de)高效(xiao)段的(de)(de)(de)(de)(de)左端(duan)點的(de)(de)(de)(de)(de)揚(yang)程和(he)調(diao)速(su)(su)(su)泵于(yu)額定(ding)(ding)轉(zhuan)速(su)(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)侯高效(xiao)段的(de)(de)(de)(de)(de)右端(duan)點的(de)(de)(de)(de)(de)揚(yang)程相等(deng)。就能夠將調(diao)速(su)(su)(su)運(yun)行(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)大范圍實(shi)現。但是，此(ci)時(shi)(shi)絕不允(yun)許將定(ding)(ding)速(su)(su)(su)泵和(he)調(diao)速(su)(su)(su)泵互換之(zhi)后(hou)，在并列(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)行(xing)。型(xing)號相同一(yi)(yi)(yi)定(ding)(ding)一(yi)(yi)(yi)調(diao)并列(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)行(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)候(hou)；調(diao)度雖然靈活，但是，因為不能將定(ding)(ding)速(su)(su)(su)泵和(he)調(diao)速(su)(su)(su)泵高效(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)工作段兼顧(gu)；所(suo)以，這種情況之(zhi)下，調(diao)速(su)(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)行(xing)范圍不大。

小結：

　　在水泵的(de)控制系統(tong)當中應(ying)用(yong)變調技(ji)術，具備著運行(xing)的(de)工藝可靠安全，顯著的(de)節(jie)(jie)能(neng)(neng)(neng)效果以及性能(neng)(neng)(neng)良好(hao)的(de)調速等優點；在如今，能(neng)(neng)(neng)源節(jie)(jie)約已被大力的(de)提倡；將這(zhe)(zhe)一(yi)(yi)種把現代先進的(de)計算機技(ji)術與電子電力技(ji)術集合到一(yi)(yi)起的(de)高(gao)(gao)科技(ji)的(de)節(jie)(jie)能(neng)(neng)(neng)裝置推廣應(ying)用(yong)，將對降低耗(hao)能(neng)(neng)(neng)與將勞(lao)動(dong)的(de)生存率提高(gao)(gao)具備這(zhe)(zhe)非常重要的(de)意義。