浅谈变频调速技术在给水系统中的应用

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1、浅谈变频调速技术在给水系统中的应用摘要：变频调速技术是一门综合性的技术，在给水系统屮得到广泛应用，对给水泵调速控制技术的性能、节能效果、恒压供水、软启功能等进行了论述。关键词：变频调速技术水泵恒压节能1概述近年来随着电力电子技术的发展，变频调速技术在给水系统备中得到应用，使得水泵电机按运转工艺要求调整转速输出，从而降低系统功耗达到高效运行的效果。2变频调速技术在给水系统中的应用原理在给水系统屮，水泵电机的调速是通过变频器来实现的，常用的交流异步电机的同步转速表达式为：n=60f(l~s)/p公式中：n交流异步

2、电动机的转速；f——交流异步电动机的频率；s-—电动机的转差率；P电动机的极对数。山转速公式n二60f(1-s)/p可知，改变电动机转速的方法有改变旋转磁场频率f,改变转差率s,改变电动机极对数p三种方式，在电机生产好后极对数和转差率是固定的，唯一能改变的就是频率，跟水泵电机的转速与频率是成正比的，故而通过调控供给电机电源频率的变化来调控水泵的转速是一种理想高效率、高性能的调速手段。2.1变频器调速给水系统■图1变频器给水系统变频器是变频调速技术的核心部件，以图1为例说明，两台给水泵一用一备、两台给水泵共用一

3、台变频器的工作模式。电节点压力表安装在水泵出水侧主干管上，测试给水泵出水侧主干管上水压数值。PLC压力设定值与所测水泵出水侧主干管床力信号在PLC编制的控制程序中进行比较，其差值量信号作为PLC输给变频器调速的给定值。变频器可变的输出频率供给水泵电机，使水泵转速达到相应变化，故而保证供水管网压力的恒定。如果遇到用水高峰时段，当主供给水泵不能够满足用户恒定压力时，PLC可把主供给水泵切换至工频运行，把变频器切换至备用给水泵变频起动，达到管网用户所需恒定压力，若压力超过管网用户设定值时，变频器调节备用给水泵速度使

4、压力恒定。若压力升高到所需恒定值，变频器频率己减少至最低，则可让备用给水泵退出，变频器切换到主供给水泵进行调速使管网压力保持恒定。2.2变频调速给水系统一次控制主回路详解■图2—次控制主电路如图2所示，LI、L2、L3接三相380V交流电源，R、S、T为变频器的一次输入端子，U、V、W为变频器逆变后的输出电源接线端子，SB1、SB2为手动启停按钮，当按下SB1时KM1吸合，变频器得电，其启动过程的特点有：频率从最低频率OHz开始按预置的加速时间逐渐上升，电机的输入电压也从最低电压开始逐渐上升。转子绕组与旋转磁

5、场的相对速度很低，故起动瞬间的冲击电流很小，如在整个起动过程中，使同步转速nO与转子转速n间的转差限制在一定范围内，则起动电流也将限制在一定范围内。另一方面，也减小了起动过程中的动态转矩，加速过程将能保持平稳，减少了対机械的冲击，如图3所示。2.2.1变频器如何选择①需根据变频器容量的计算公式来计算变频器容量大小，各参数值确定变频器的容量，计算公式如下：PEMKPM/Hcos4）PE^kBUMIMX10-3IE^klM（也就是说变频器的额定电流要稍大于水泵电机的额定电流）注：PE——变频器的额定容量（KVA）

6、；IE——变频器的额定电流（A）；PM——负载所要求的电动机的轴输出功率（KW）；II一一水泵电机的效率（通常约为80?）；cos4）-—电机的功率因数（通常约为0.8）；UM——水泵电机的额定电压（V）；IM水泵电机额定电流（A）；K——电流波形的修正系数（PWM变频方式时取1.0-1.05）；k取定系数为1・1o①对于高海拔地区（超过1000m）,变频器的容量还应乘1.25倍系数,变频器的安装场所应考虑环境的温度（0〜40°C）、湿度（35〜85%RH）、大气压力（86〜106Kpa）,并且使用环境无腐蚀

7、性气体、无可燃性气体、无尘埃、无爆炸危险物、无震动。2.2.2变频调速给水系统二次控制部分电气的技术要求①PLC控制器选择要最大限度地满足被控对象的控制要求，系统结构力求简单，控制系统能方便的进行功能扩展、升级。②压力变送器、PID控制器的视在功率很小，宜采用PLC的DC24V输出端供电。③PID控制器采用输出信号4〜20mA,给定信号4〜20mA,反馈信号4〜20mAo④压力变送器可采用合金薄膜变送器，二线制4〜20mA的输出，测量0.2~1.6Mpa,电源DC24Vo3运转节能分析以一台给水泵恒压定流量供

8、水为例，第一种方式是水泵工频运行通过水泵出口阀门调节恒压，第二种方式是水泵通过变频器调速来控制恒压，根据流体力学的基本泄律，水泵属于平方转矩负载，其转速与轴功率、压力、流量具有以下关系：轴功率与转速的立方成正比、压力与转速平方成正比、流量与转速成正比。当采用第一种方式让水泵工频运行，通过水泵出口处出水阀门來控制出水流量，假设给水泵它的额定转速为no,出口压力为H,其QH关系见图4,水泵出口控制