变频器在水泵控制中的应用与节能

变频器在水泵控制中的应用与节能

闫刚

上海东方泵业 (集团 )有限公司 上海 201906

摘要：在工业生产领域中，水泵的地位举足轻重。据不完全统计显示，泵的能耗占据国内总发电量大小的20%左右。所以，从水泵应用角度上看，有效提升专业技术、改善运行条件具有很深远的节能降耗意义。而通过变频调速来有效管控水泵，则能充分节能降耗。基于此，本文在水泵控制中，分析了变频器的应用原理、节能方法、实际应用案例。

关键词：水泵控制；变频器；节能

在国内的各个行业，水泵数量庞大并且日益广泛应用。然而，在水泵投入使用时，通过传统的控制旧方式会浪费较多的电能^[1]。目前，国内正在大力建设资源节约型的新社会，在在水泵工作中基于变频器来充当运行控制部分，可以减少资源消耗，已经发展成为一种客观需求。所以，在水泵控制体系中，积极引进变频器来有效控制水泵，则可以达到节能降耗目的。

一、在水泵控制中变频器的基本原理

在运行水泵中，对于变频器的应用，要求有效控制水泵的具体运行速度^[2]。该运行模式可以有效节能，具体的原理就是：在管道体系内，以阀、泵、管路等为组成结构部分。泵的应用可以有效防止系统阻力，并输出水等介质，必须要抵消管路、阀门体系的阻力。如果选取变频器体系来加以控制时，则需水泵阀门均一致开启^[3]。所以，水泵无需抵消阀门阻力，所以降低了整个管道体系对于相应泵的扬程领域需求。就此，倘若相应更改泵的流量，则可考虑调节泵的运转速度，以便泵的扬程可以匹配管路体系整体阻力。此外，管道体系的阻力通常还与流速（也即水泵送流量）有着关联，所以水泵在调节速度中，也会改变性能^[4]。

1、水泵基本工作性质

在具体的工作实践中，水泵内部的各个参数会伴随速度的改变而呈现一定的关系。具体而言，水泵的各项工作参数之间均有着很显著的关联性^[5]。在这里面，流量与转速、扬程与转速、轴功率与转速依次呈现出一次方、两次方、三次方类型的关系。因此，在整个系统中，如果有效调节流量、让转速更加科学、合理，便可以减小泵的消耗功率^[6]。

2、电机体系变频性质

在交流体系的三相电机内，关于相数、频率、转差率等系列的参数均和转速有着联系。考虑到转差率狭窄的波动区间，所以可以忽略掉变化，让水泵机体转速、供电体系频率间表现出来一次方关系。倘若变化电源频率，便可更改电机转速。由于在电机、泵间，采用联轴器连接或者电机加长轴连接，所以两者转速一样。就此，在改变变频器电源体系频率就能更改调整水泵转速，并实现节能目标。

3、水泵中对于变频器的节能应用

在整个水泵体系内，基于变频器控制方式，可以让整个系统实现闭环控制。实际的工作机理为：在水泵机体的出水管路体系，科学设下压力或流量的感应传感器，选好流量或压力方面的参数，并且输入PLC管控器再跟系统额定参数进行对比，再经由PLC控制器计算后，传输给变频器一定的信号。再经由变频器设备，灵活调节总的电源变化频率、管控好水泵转速，就可全方位地有效管控好泵的整个运行过程状态。倘若泵用的是阀门控制方式，就要求以泵的扬程之一来除去阀门带来的阻力。为此，便需要浪费一定的功率，且越少打开阀门开度，则相应的也就会承担越大的阻力，而消耗掉愈大的功率。所以，通过变频器，便可以规避阀门的影响，并且大幅提高水泵整体效能。

二、在水泵控制中变频器的应用、节能

1、在水泵控制中变频器的使用技术要求

纵观目前国内投入使用补水泵、循环泵、稳压泵的整体现状可知，在实际的使用过程中，常常均要求频繁地启动、关闭。而该操作过程却极易大量浪费电力能源，而与目前的节能性要求不符。而就以上使用方面的问题，通过引入变频器，则可以达到节能效果，从而降低了开关带来的能源浪费，并在应用环节的调速作用也可以更好地节约不必要能源，而进一步提升节能效果。就变频器在当前水泵控制体系中的应用而言，针对技术层面上讲，目前最常见的两项技术要求就是需要满足单片机、控制技术。基于以上这两项技术则可以在相当大的程度上有效提高水泵变频控制体系的准确性、精度，从而让水泵快速维持正常工作状态。

2、在水泵控制中变频器的具体应用结构

在水泵控制体系中，于变频器的具体应用而言，主要的结构组成通常并非单个变频器只负责控制着一个水泵，在许多的时候均要求联合一个变频器与多台水泵，或者多个变频器与多台水泵，从而同步维持变频器运作效果、提高变频器整体应用效率。而在具体的应用中，还应在水泵体系中控制好接入变频器的具体形式。

3、选取变频器种类

在水泵控制中，为了更有效地应用变频器，并且体现出节能的价值，根据水泵电机类型科学选取变频器种类、型号。在具体进行选择之中，还需从这些方面来做好优选变频器的工作：先充分明确变频器体系作业的额定电流，因为额定电流为挑选变频器最关键的一大标准因素，需要按水泵平日作业电流来充分明确整个变频器对应的额定电流，而其中最理想的标准就是变频操控器电流为1.1倍的水泵额定作业电流。然后，结合变频器的额定电流、正常运行电压值来明确额定功率，从而确保可以在水泵控制中充分发挥出来作用。此外，在具体选取变频器时，还要注意变频器与水泵之间的距离及现场环境来匹配滤波器和电抗器等附件，同时重视设备质量水平，维护好工作体系的安全性，防止由于变频器质量缺陷而不利于水泵控制效果。

三、在实际水泵控制体系中变频器的节能应用

通常而言，在当前的应用实践中，都是并联设置多台水泵而组合而成一整个供水系统。然后，将变频调速体系引向一台的水泵控制系统内，而设置其他泵位于50Hz工频下的作业状态，以通过额外的水泵来全面扩充整体流量。在系统的日常作业中，倘若变频泵呈现出来的最大工频水压依旧在所设压力之下，则需要开启现相应的非变频泵，让变频器泵在压力提升信号下放缓转速，以有效管控好管网内水压。基于该系列模式，倘若体系内开启变频、工频泵分布1台后，还是不能让管网水压满足要求水平，则还要求投入运作第3台或以上的工频泵投入工作之中。

需要注意的是，在具体投运变频器控制水泵时，还需考虑到作业的场合情况。就变频调速泵而言，往往最适合恒定水压体系，并且不存在固定流量、不断大幅变化、用水量显著偏小等。在整个供水体系如果流量固定、工况稳定单一，则对变频调速的使用，没有显著的节能效果。如若算上变频器机体能耗，则极有可能会在工频电能消耗之上，所以要注意分辨。

四、结语

综上所述，在水泵控制中，对于变频器的应用具有很显著的效益、优势特点。针对各种型号的水泵，通过变频器均能够达到节能、控制运行成本的目的。当前，变频器技术专业水平越来越高，并在不断降低成本，所以变频器的节能收益越来越大、迎来了更广阔的发展前景。

参考文献

[1]黄忠敏.水泵中的变频器应用节能探讨[J].山东工业技术,2018(07):170.

[2]朱楠楠.变频器在暖通循环水泵上的节能控制[J].科技创新与应用,2016(35):50-51.

[3]董祖泉.变频器在水泵中的节能应用[J].科技与创新,2016(01):133-134.

[4]宋瑾.变频调速技术在水泵设备中的应用研究论述[J].中外企业家,2016(18):222.

[5]何松,臧永伟,张兴荣,吴兴铭,杨国荣,邓春明.水泵变频调速在节能控制中的应用[J].云南冶金,2020,49(05):112-116.

[6]杨文宏.变频器在水泵控制中的应用及节能浅谈[J].信息化建设,2015,No.204(08):114.