變頻調速技術在水泵控制系統中的應用

馬培華

上海凱泉泵業（集團）有限公司烏魯木齊分公司，新疆烏魯木齊 830000

變頻調速技術在水泵控制系統中的應用

馬培華

上海凱泉泵業（集團）有限公司烏魯木齊分公司，新疆烏魯木齊 830000

水泵調頻是利用調節電機輸入電源頻率的原理進行調節水泵流量的自動化控制技術，較先前的閥門調節而言，具有節約能源、工作效率高、噪音污染小等特點。本文在此對變頻調速技術在水泵控制中的原理和其應用效益進行了分析和論述。

.水泵調頻；變頻調速技術；水泵控制

隨著社會的進步，工業技術得到了快速的發展，在大多數的工業生產、居民生活過程中，水泵得到了廣泛的普及和應用。在日常的工業生產或者是生活中，水資源的用量一般會根據實際工業、生活應用環境而定，而傳統的水泵對水資源的控制基本上都是橫流量控制，顯然對于大多水企業或者是社區來說都存在著經濟、水資源浪費現象。隨著高頻電力電子技術的發展，使得電動機及其拖動負載的轉速能夠根據實際和工作需求的變化而變化，從而有效的降低了能源耗損，目前電頻調速技術已經在工業水泵控制中得到了廣泛的推廣與應用。

1 變頻調速原理

電機變頻調速可以分為兩種情況，一種是交流轉直流，最后直流轉交流進行調速，另外一種就是交流直接轉交流調速，實際工作中應用比較廣泛的是前者。該電路主要由回路整流器、電路濾波器、逆變器組成。

回路整流器，該整流器是一個橋式電路，它的作用是將交流電轉變為直流電，以此來供電流逆變器使用。

電流濾波器，該電路為LC濾波，當交流電變為直流電后，直流中會存在著一定的交流電，通過該電路可以有效的濾除掉電路中的交流電信號，使回路整流器處理后的交流電更加的平穩。

電流逆變器，電流擬變器的作用是將直流電轉換為交流電，其電路也是橋式電路，通過該電路可以有效的條件輸出交流電頻率，以此來調節電機頻率的目的，從而調整電機轉速。

2 變頻調速設計

變頻調速可以分為手動調速和自動調速兩種，目前，大部分的水泵調速機制都是在開環條件下通過人為的進行調控電機轉速。本文將在此討論基本的閉環條件的自動調控技術。

系統主要由控制對象、變頻調速器、壓力測量變速器、調節器等組成。

控制對象由電機（額定功率為150kW，額定電流為180A）、水泵（功率為100kW，流量為800m3/h，揚程35m。

變頻調速器，擬定為選用FRN110/P9S-4（額定電流210A），在選擇變頻調速器時，一般其額定電流應該大于電機額定電流的1.1倍。

壓力測量變速器，選用DLK100-OA/0-1MPa。通過使用該壓力測試變速器可以有效的測量水管壓力，并將壓力信號變換為4mA～20mA的標準電信號，輸入到控制系統的調節器中。

調節器，系統選用WP～D905，輸入電信號4mA～20mA，并輸出為PID控制信號。

系統的基本設計邏輯如下：

水泵抽水，流經水管，壓力測試器測定當前的水管壓力，水管壓力與水的流量成正比，相應的壓力對應一個流量值，該壓力數據會被轉變為與之對應的電信號，送到調節器中，調節器根據輸入的電信號與當前工業或者生活用水過程中所設定的標準值進行數據比對，如果出現在一定范圍以外誤差，調節器將其誤差數據以及當前電信號傳輸到變頻調速器中，變頻調速器根據電信號對輸出電源頻率進行調整，直接供水泵使用，從而導致電機轉速做出相應變動，實現轉速調節的作用。

3 調頻節能應用

通過實際工作表明，采用調頻技術調整水泵電機轉速節約能源顯著，相對于未采用調頻的電機來說，節約能源大概在30%左右，以此帶來的節約經濟效益大概在年平均10萬元左右。

除此之外，由于采用調頻控速，電機的電流使用下降，電源的使用頻率下降，從而使水泵的使用環境得到了明顯的改善，增強了水泵的使用壽命，減少了維修費用。使用調頻控制，減少了人工的手動控制開銷，避免了使用閥門控制流量而產生的噪音污染，改善了人員的作業環境。

綜上所述，變頻調速技術應用到水泵控制系統中，除了調速性能好外之外，在節能環保方面的效果也比較顯著，在控制方面，各個企業或者是水廠的水量需求都不會相同，通過調頻控制技術，可以根據工業或者社會需求進行自行調節設置。目前，推廣使用調頻技術與電力計算技術相可以有效的提高勞動生產率、降低能耗，這對于現在國家所提倡的綠色環保、節約能源具有重大的現實意義。

[1]譚世海，熊雋迪，李忠芬，冉啟陽.變頻技術在給水泵節能改造中的應用[J].電機與控制應用，2010，37：34-36.

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[3]楊林軍.變頻技術在低加疏水系統中的應用與節能分析[J].電力科學與工程，2006,(1).

TM921.

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.1674-6708（2011）52-0175-01

馬培華，職稱：初級，研究方向：機電一體化