水泵变频器控制节能原理

1、水泵特性分析

　　根据离心泵特性曲线的有关公式：

　　P=K1Qh （1）

　　Q=K2n （2）

　　H=K3n2 （3）

　　由（1）、（2）、（3）式得：

　　P=k4n3 （4）

　　P/Q=K5n2 （5）

　　式中：K1，K2，K3，K4，K5为常数：

　　P为泵机轴功率；

　　Q为泵机流量；

　　H为泵机扬程；

　　n为泵机转速。

　　（1）式中说明在相同的轴功率下，若通过出口阀门调节泵机流量，将引起泵机扬程的相应改变，流量越小，扬程变得越大，但实际抽水时，由于扬程是基本不变的，由此就产生了更多的富余扬程。

　　（4）式说明泵机轴功率与转速的立方成正比，若设法降低转速，就可以减小泵机轴功率，再由（1）可知，就可实现流量或扬程的自由调节。

　　（5）式说明单位时间内，排放每m3 水能耗（即功耗）与转速立方成正比，这说明在达到实际供水流量前提下，转速越小，功耗越小。

2、电机特性分析

　　根据交流电动机的工作原理：

　　n=60p.f（I-s）（6）

　　式中：f为电机的电源频率；

　　p为电机的磁极对数；

　　S为转差率。

　　由于电机的S和P为常数，所以（6）式可知电机的转速与电源频率有固定的正比例关系。

3、节能原理

　　由电机特性分析可知，均匀改变电机供电频率F，就可以平滑地改变电动机的转速，从而改变泵机的转速；结合泵机特性分析，降低电动机转速，电动机输入功率也随之减少，泵机轴功率就相应减少。这就是变频器控制水泵的节能原理。

　　另外，水泵起动时的急扭和突然停机时的水锤现象往往容易造成管道松动或破裂，严重的可能造成电机的损坏，水泵采用变频器调速以后，可以根据工艺的需要，实现泵机的软启和软停，从而使急扭及水锤现象得到解决。而且在用水量不大的情况下，可以降低泵机的转速，这样不仅避免了水泵长期工作在满负荷状态，造成的电机过早的老化，而且变频器的软启动大大减小泵机启动时对机械的冲击，也具有节能的作用，其节电率一般在15%-40%左右。

　　水泵变频控制设计

　　变频器选用申瓯变频器作为就频调速系统的执行单元。申瓯变频器是高性能空间电压矢量控制通用变频器。

　　它具有如下特点：

　　32位DSP电机控制专用微处理器，高精度频率输出。

　　新颖的功率累计功能，观察节能效果更直观方便。

　　独特时间累计功能，可以显示单次通电运行时间，累计运行时间。

　　内置RS-485接口，可计算机联网控制。多信号输入，内置简易PLC，自动化控制更方便。

　　参数交互功能，设定方便。

　　载波频率可调，静音运行。

　　控制方式多样化，通用性强。

　　内置PID调节功能，闭环控制简单。

　　低速额定转矩输出，运行稳定。

　　键盘操作方便，可在运行时在线调整和设定有关参数。

　　内置刹车单元，快速停车。

　　风扇的运行状态可以控制，调度和运行更简易方便。

　　多样的变频器运行状态参数显示，对控制信号和负载有关情况一目了然。

　　系统被控对象为1台22KW水泵电机，保留电机的原工频启动单元，另加变频控制，两者通过机械电气联锁，既保证了泵机的正常运转，又便于系统的维修，液位测量变送器用于测量水池液位，并将液位信号变换成4～20mA标准电信号，供给FR-F740-22K-CHT变频器。

　　当工厂用水量增大时，水池水位则相应的下降，液后测量变送器将液位下降以电信号的形式传送给FR-F740-22K-CHT水池供水变频器，使FR-F740-22K-CHT变频器输出频率相应地增大，水泵电机转速上升，供水量也相应地加大，从而保持了水池液位的相对稳定。反之，则变频器输出频率降低，以保持水池水位不再上升。

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