變頻器在水泵控制中的應用與節能

曹帥 曹嚴亮

摘 要：在我國的資源系統中，水泵為其中的一部分。在傳統模式下，水泵運行存在明顯的資源消耗現象，所以當前節能降耗理念得到重視，為了保證節能降耗效果的發揮，在水泵實際運行期間，可以應用變頻器。在該文中，對變頻器控制水泵的運行原理做出分析，給予軟件和硬件的設計，促使其在水泵控制中的充分應用。

關鍵詞：變頻器 水泵 控制 應用 節能

中圖分類號：TM921 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）02（b）-0055-02

基于相關統計分析，水泵的應用在全國發電量中占1/5。所以，促使水泵應用技術水平的提升，加強運行條件的積極改善和實現節能降耗具有十分必要的作用。傳統模式下，水泵的運行多通過閥門來對運行狀態進行控制，在型號選擇過程中，只有促使揚程富裕量的增加才能保證整體的安全運行。當水泵在實際運行期間，為了克服面對的阻力造成能源過度消耗，不利于經濟價值的實現。

1 變頻器在水泵控制中的原理

在水泵運行過程中應用變頻器，需要對水泵的實際運行速度進行控制。這種運行模式要達到有效的節能效果，其原理為：在整個管道系統中，其組成成分為泵、閥、管路等，因為泵的應用能有效避免系統面對的阻力，促使水以及其他介質的輸出。在管道系統內應用無變頻器來控制，其中的水泵流量是基于出口閥來進行調節的，水泵一定要抵抗閥門、管路兩者的阻力。當對變頻器系統進行控制的時候，需要將水泵的進出口閥門全部開啟，期間水泵需要抵抗管路面對的阻力，期間閥門不會對其產生很大影響，這樣管路系統的應用才能滿足對泵的揚程需求。期間，如果對泵的流量進行改變，要加強泵速度的調節，確保泵的揚程、管路系統阻力兩者的一致性。不僅如此，管道系統的阻力一般和流速存在聯系，也就是水泵的送流量。水泵在速度調節期間，其性能是變化的。

1.1 水泵工作性質

水泵在實際工作中，各個參數隨著速度的變化，與流量、轉速、揚程、軸功率都會存在很大聯系。其中，流量和轉速之間為一次方關系。揚程和轉速之間為兩次方關系。而三次方關系為軸功率和轉速。所以，在系統內為了加強對流量的調節，要確保轉速的合理性，保證在很大程度上能降低泵的消耗和功率[1]。

1.2 電機變頻性質

頻率、相數、轉差率等參數和三相交流電機的轉速存在關系。如果發現滑差率的波動范圍不斷縮小，不需要對其變化進行分析。如果發現電源頻率改變，需要對電機的轉速進行更改，因為在電機和泵之間的連接是通過聯軸器實現的，兩者之間的轉速相同。所以，基于變頻器的應用，對電源系統的頻率進行更改，能實現水泵轉速的有效調整，也會促使節能效果的有效發揮[2]。

1.3 水泵中變頻器的應用

在水泵系統中應用變頻器來進行控制，能達到系統的閉環控制。具體的工作原理為：在泵的出水管路中，實現流量和壓力傳感器的設置，基于對壓力、流量參數的選擇，將其輸入到PLC控制器中和額定參數比較分析，保證能滿足系統需求。PLC控制器應用以及比較后，需要對輸出控制信號進行比較，保證將其傳輸給變頻器。同時，在調節變頻器的時候，還需要加強動力電源頻率、水泵轉速的分析，這樣在總體上才能達到泵運行狀態的全面控制。因此，加強對變頻器的應用，能避免閥門帶來的影響，也會保證水泵應用效能的提升[3]。

2 加強對變頻調速器軟件與硬件的設計

將變頻器應用到水泵中，是基于軟件與硬件來實現的。其中的硬件是在水泵系統實際運行期間整體變頻器，軟件則是控制變頻器的各個參數。

2.1 硬件組成

在設計變頻器主體系統結構的時候，為了在很大程度上達到水泵的節能化運行，需要促使交流和直流之間的交換。尤其是發現水泵為逆電路的時候，要達到交流控制，將整個電路作為整體，實現交流。比如：當模擬水泵運行的時候，基于變頻器的電量，選擇最合適的標準數值。其中，標準數值為15mA。在完成輸入后，對變頻器的輸出數據進行計算，保證在很大程度上獲得有效的功率控制效果。同時，在實際情況下加強對頻率的調節，保證在很大程度上滿足一定的變頻需求。在這種情況下，不僅會保證功率處于最佳的運行狀態下，也不會帶來較大的浪費現象[4]。

2.2 軟件組成

在對軟件進行設計過程中，是按照水泵的實際運行情況進行分析和探究的，給變頻器不同的參考數值，將數據變量控制在規定的范圍內，這樣也能為硬件系統的設計工作提供有效的參考依據。在這種情況下，將變頻器應用到水泵中，將保證節能效果的有效發揮[5]。

3 在水泵并聯系統中對變頻調速泵的應用

在水泵并聯系統中應用變頻調速泵，是多個水泵相互并聯形成的泵系統。加強對這些水泵的變頻調節，也可以達到一定的流量控制。但是，由于變頻器在市場上具有較高成本，如果在控制泵的時候應用的變頻器為一對一方式就達不到一定的經濟性，所以，需要對水泵進行改造，實現變頻調速泵，保證能夠在水泵系統內實現，但這種變頻調速泵只能改變一個，其他的不進行變頻，確保其處于原有的工作狀態，這樣在相互并聯系統中才會獲得有效的節能效果。在并聯系統中連接水泵并進行工作的時候，需要先啟動變頻調速泵，隨著流量的不斷增加，直接停止到限額流量。如果發現變頻調速泵獲得系統發來的反饋，期間會降低速度，保證系統的流量能夠降低到符合的要求。

4 PID控制、PLC控制和模糊控制

PID控制是一種比例、積分和微分控制系統，傳輸的升降壓信號在期間基于相關位置，能達到變頻器輸出頻率的有效控制。如果對水中壓強細微進行改變，會多次實現泵的速度調節，在水泵和電機之間存在明顯破損，尤其是震蕩、超調情況，都會帶來明顯的電功率消耗。PLC控制應用到工業生產中，是基于計算機來實現的，為繼電器、CPU的整合物質，通過對客戶實際需求的分析，加強對數學模型、程序的設計。通過編程系統，也會不斷滿足PLC的控制序需求。并且，將其與水泵、變頻器等構成閉環電路，也會確保其可靠性的提升，降低應用成本，在維護方面和電力資源節約方面都將發揮重要作用。模糊控制是基于邏輯推理方式，對模糊量化情況消化，該技術為一種新技術，是計算機技術演變的。模糊控制下的供水方式，具備的整體價值更高，適合給予有效推廣。因此，在上述分析中了解到，在水泵運行中應用變頻器十分必要，基于各個軟件和技術，不僅會有效降低成本，也將促使其經濟效益的獲取。

5 結語

基于以上的分析和探究，在水泵中應用變頻器，其具有的優勢非常明顯，能促使其效益的提升，獲得的節能效果更好。在實際應用期間，不管是水泵的哪種型號、哪種大小，都可以進行節能化處理，也能加強對水泵運行成本的控制。尤其是隨著變頻器技術的不斷應用，其成本也在不斷降低，這在很大程度上都利于變頻器節能效益的提升，具備的發展前景也更為廣闊。

參考文獻

[1] 吳昌斌.變頻器控制在水泵中的應用與節能分析[J].包裝與食品機械，2014（3）：60-62.

[2] 李松濤.變頻器在水泵控制中的應用及節能淺談[J].城市建設理論研究，2016（6）：437.

[3] 馬洪秋.變頻器控制在水泵中的應用與節能分析[J].現代礦業，2017（5）：263，266.

[4] 管文龍.變頻器控制在水泵中的應用與節能分析[J].建筑工程技術與設計，2017（20）：4004.

[5] 蔡祝奇.變頻器控制在水泵中的應用與節能分析[J].河南科技，2015（15）：61-62.