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一控二一控三恒壓變頻供水設備節能技術分析與應用

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，當將流量調節下降的時候，轉速N也將跟著成正比下降；此時的軸所輸出的功率P也將成三次方的關系下降。也就是說，水泵電機轉速和其所消耗的電功率成三次方比例關系。即將流量采用閥門控制的時候，功率被損耗給浪費掉了；同時，隨著不斷的將閥門關小，這一損耗還會相應的增大。當采用轉速進行控制的時候，因為轉速n的二次方和揚程H成正比例關系，轉速n和流量Q成正比例關系；轉速n的三次方和功率成正比例關系，也就是轉速n和功率成三次方關系下降。若并非采用將閥門關小的方法，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行調速，這些方法主要可以分為兩大類。第一類，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，電機地轉速不變，經過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。在水泵站地應用當中，前者是應用的很多也很常見。

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，絕大多數是于開環的狀態之下采取變頻調速的技術；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部分組成。

　　控制系統的過程是：水管出口的壓力由壓力測量的變送器測量出來，接著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行運算，獲取調節的信號并傳輸至變頻的調速器；進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，通過相關實測，其節能的效果很好；與未裝之前相比節能約有53%，同時生產的工業也很穩定；其表現主要有：在采用了變頻調速的技術之后，有非常顯著的節能效果；把電機功率因素提高了，并將無功的功率消耗降低了。平均每月的節電率有53%，經濟效率非常的顯著。采取變調技術之后，因為全開水泵的出口閥，將閥門因為節流所產生的噪音消除了；使工作的環境得到改善。此外，還將因為調節閥出現故障而對生產造成的影響克服了。采取變調技術之后，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，將電網沖擊減少了。

　　于系統當中采取閉環的控制，使得參數超調地波動范圍不大，能及時的進行偏差的控制。可依據工藝需要自動地調節變頻器地加、減速，高精度的控制，保障了生產工藝的穩定；使得產品產量與質量得到提高。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題

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

3.1 調速范圍較小的場合

　　將閥門調節時，于管網、閥門之內所產生阻力的損失減少，是采取調速的目的。若調節的翻過較小，這部分地壓降則不大，損耗也相應較小；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%這一范圍之內發生變化的時候；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，出口的壓力則會隨著轉速成二次方的關系發生變化；這則很可能無法滿足預定工藝的要求。所以，在工藝需要靜壓地變動不大、穩定的時候，其調速的方案需依照負荷的曲線進行慎重的選定。

3.3容量大水泵　　

　　當采取大容量水泵的時候，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。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

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

3.5 系統中定速泵對于調速范圍所產生的影響

　　在實際當中，供水的系統通常采取多臺的水泵并聯進行供水；因為投資太大，無法把全部水泵均調速；因此，通常采取定速、調速泵混合進行供水。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；同是將系統最優實現。在這時，調速泵則會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候；如果可以使得定速泵的高效段的左端點的揚程和調速泵于額定轉速的時侯高效段的右端點的揚程相等。就能夠將調速運行的最大范圍實現。但是，此時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，具備著運行的工藝可靠安全，顯著的節能效果以及性能良好的調速等優點；在如今，能源節約已被大力的提倡；將這一種把現代先進的計算機技術與電子電力技術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的生存率提高具備這非常重要的意義。