變頻調速技術在水泵控制系統中的改造應用

姜倩倩 劉金海

引言：本文針對煙臺大學供水系統進行了改造，給出了系統設計，改造之后節能效果顯著，并具有明顯的經濟效益。

煙臺大學原來供水系統是簡單的Y-△電路，由于每一天內會出現很多次用水高峰和低谷，是隨機的而用水時而時所需的壓力是一定的，故在供水系統的設計與運行中，通常以供水流量和壓力為控制對象。

一、控制系統設計

以煙臺大學用水為例來說明變頻調節系統的設計。

1.1 系統組成與功能

本系統主要由上位機、下位機、變頻器、電動執行機構等組成，上位機機分別控制4口井變頻系統，采用奔騰Ⅲ計算機，主要完成對整個系統的運行監視，各種實時狀態的記錄與存儲，以及顯示所需要的各種運行參數。下位機采用的是西門子S7-300型的PLC，用于采集數據、運算等各種處理，并對執行機構發出操作指令。變頻器采用的是西門子6E32型，實現對水泵電機轉速的變頻調節。電動執行機構可以實現對流量及壓力的控制與保護。

1.2 系統自動控制的實現

因為水泵壓力與流量關系的曲線是以水泵轉速為參數的一族拋物線，不同的電動機轉速，對應不同的曲線。在給定壓力范圍內，調節水泵電機的轉速，便可以找到一族（或一條）揚程特性曲線，使得該流量能夠滿足用水需求。本方案中，通過測試水泵出口的壓力來調節電機的轉速，來使壓力（揚程）與流量滿足用戶要求。

煙臺大學用水系統，采用兩臺水泵運行，其功率為4kW。，以水泵出口壓力的允許范圍0.5～0.6MPa作為控制水泵轉速的采樣點。系統控制過程流程圖如圖1所示。

圖1控制過程流程圖

該供水系統具備自動和人工兩種控制功能。“自動”控制由由軟件編程完成，“人工”控制由操作人員通過鍵盤輸入來完成控制。

二、改造結果分析

在工作壓力為0.5～0.6MPa的變頻調速控制中，分別采用傳統的閥門控制和變頻調速控制實驗對比，得到表1所示結果，采用變頻調節供水系統，其節能效果要比傳統閥門控制流量節省20%～69%，節能效果非常明顯。

三、結束語

由于進行了變頻改造，實現了自動控制，不僅避免了電機的頻繁啟動，還大大節省了電能，并提高了系統運行的穩定性。

參考文獻

[1]《泵與風機》毛正孝，趙友君. 北京：中國電力出版社，1999.

[2]《變頻水泵性能分析》曹 琦，付明星.變頻器世界，2005（4）.

[3]《變頻器在取水泵高壓電機上的應用》 姚厚偉.工控與變頻，2004（6）.

（作者單位：煙臺南山學院）

作者簡介：姜倩倩（1986.12），女，漢族，碩士研究生，教師，助教，檢測技術與自動化裝置專業。