水泵電機變頻調速技術的應用探微

安運濤

摘要：水泵電機是一種電功率消耗較高的生產設備，在我國當前大力提倡節能減排的背景下，如何在響應節能減排的號召下還能不斷提升電機的工作效率，成為我們重點關注的問題。水泵電機變頻調速技術在這種情況下應運而生，變頻調速技術為提升自來水企業生產效率奠定了新的基礎。本文首先對水泵電機變頻調速技術的原理和優勢進行了簡要的分析，并對水泵電機的常見應用方向進行了探討，旨在為進一步提升自來水企業的生產發展提供一點理論幫助。

關鍵詞：水泵電機;變頻調速技術

1? 引言

隨著社會經濟的飛速發展，能源不足問題逐漸顯露。為了應對可持續性發展，提高生產力，節能降耗技術已是企業的核心競爭力。現代控制理論以及電子電力技術不斷發展，變頻器因其良好的控制能力與高效的使用性能被廣泛地應用于水泵電動機系統中。水泵系統能耗較高，提高電能的綜合利用效率，促進水泵系統節能降耗，已成為當前的主要目標。

2? 變頻調速技術在水泵電機系統中的應用原理

從本質上講，除了設備零件老化磨損、安裝精度存在缺陷以外，水泵性能未能高效利用也是導致水泵能耗居高不下的一大原因。此時，將變頻調速技術應用到水泵電機系統的改造設計當中，能有效提升電機的能效比率，增高單位電能的功率因數，進而達到節能控制的理想效果。在變頻調速技術的支持下，水泵電機在獲得50Hz頻率的交流電供給后，會立即觸發PLC自動控制中心向變頻器發出指令，進而通過相關電路將交流電源轉化為直流電源。其后，再經由變頻器對直流電路的動態控制，輸出可調可控的交流電源頻率及電壓，并基于此實現水泵電機系統動能的實時調節。這樣一來，隨著需求側水量需求的波動變化，水泵電機系統的工況也將作出相對調整，進而達成電能供給、電機效率與泵水需求的協調平衡。

具體來講，在傳統的運行模式下，水泵電機系統的電能消耗及工況參數是恒定的。此時，若需求側的水量需求較低，將會造成大量的電能浪費，進而形成一定量的無用能耗;若需求側的水量需求較高，也會導致水泵電機系統承受較高的運行負荷，在降低水泵電機系統工作效率的同時，引發設備局部過熱、零件異常磨損等問題，不利于水泵電機系統的壽命穩定與生產安全。而在應用變頻調速技術進行節能控制后，這一情況可得到極大改善。假定水泵電機系統的正常運行工況位于A點，此時需求側的水量需求為Q點。其后，若水量需求有所下降，PLC自動控制中心便會通過改變電壓輸出與電源頻率，驅動水泵關小泵水閥門，同一坐標系中的A、Q兩點也將隨之下降，即表明電機系統處于低能耗的工作平衡狀態;若水量需求有所上升，PLC自動控制中心也將提高供電等級，驅動泵水閥門達到全開狀態。此時，雖然同一坐標系中的A、Q兩點同處高位，但其轉化值相對穩定，即表明電機系統的電能轉化功率處在正常范圍內。此外，受惠于變頻調速技術的漸進式控制模式，水泵電機系統的A點（即工況）變化并不會驟升或驟降，故而不會對整體供水網絡形成過大的沖擊影響，可滿足需求側用戶連續、穩定的生產用水要求。

3? 水泵電機變頻調速技術的優勢

當前，在我國自來水企業生產經營的過程中，變頻調速技術得到了越來越廣泛的運用，同時良好的經濟和社會效益也不斷向人們證實了這種技術的優勢。經過近年來的運用和探索，更是積累了豐富的經驗，在節能這個概念上得到了深入和延伸。當前，水泵電機變頻調速技術在運行中穩定性較高，并且在操作中也愈來愈簡便快捷，同時隨著我國在信息技術領域的飛速發展，水泵電機逐漸實現了微機自動化管理，這又進一步提升了自來水生產的效率，與此同時為提升生產效率奠定了基礎，有利于節能增效目標的實現。在變頻調速技術使用后，企業在生產過程中的能耗和生產成本都得到了大大的降低，縱然變頻調速技術的電力設備和電力設施的投資較大，但是站在長遠的經濟和社會效益的角度來看，變頻調速技術在水泵電機中的運用還是具有較高的經濟效益，值得大力推廣運用。

4? 變頻調速技術在水泵電機系統中的應用策略

4.1? 變頻調速節能控制下水泵電機系統的技術選擇

邏輯電路控制具有投入成本低、系統安裝簡單的特點，但在控制精度上存在一定的局限性，且抗干擾能力相對較弱，與水泵電機系統的節能需求有所出入;單片微機電路控制方式的性能較強，但系統調試難度較大，需要專業人員對電路進行針對性修改;PLC自動控制方式多與PID調節器、傳感器等設備裝置搭配應用，可結合傳感器傳回的動態數據完成水泵電機的無級調速，進而實現泵水壓力、泵水量級的連續變化。同時，PLC自動控制方式以控制中心處的預設程序作為運行基礎，具備操作簡單、成本較低的技術優勢。因此，相關人員在應用變頻調速節能控制技術進行水泵電機系統的設計改造時，可將PLC自動控制技術作為首選。

4.2? 變頻調速節能控制下水泵電機系統的維護保養

一般情況下，首先要基于理論上的水泵機組運行周期與工作強度，對核心設備、次要部件進行細致檢驗、隱患排查與清潔保養，并進行設備連接部位、輪軸部位的潤滑處理;其次，總結水泵電機系統在運行、控制過程中的重點問題，如電流電壓異常、噪音明顯、震動異常等，并進行針對性的故障處理，以確保設備運行性能的恢復，將能耗轉化率維持在較高水平;最后，需要對自動控制系統的主板、線路及配套裝置進行全面檢修與保養，如插件固接、主板除塵、線路絕緣保護等，以便水泵電機系統運行過程中各類數據的精準傳輸與有效反饋，為變頻調速節能控制的可靠落實夯實基礎。

4.3? 交-直-交變頻器

在交-直-交變頻器中，主要有以下三個部位結構：一是可控硅整流電路，該電路的作用是將電路中的電壓和額定評率的交流電路轉換為可調節電壓的直流電路;第二部分為可控硅逆變電路，該電路的主要作用就是電路輸出中的直流電向能夠調節頻率的交流電轉換;最后是濾波環節，該組成部分結語整流和你變電路之間，同時是通過無電源電容來對電壓、電流在經過整流后進一步進行濾波處理。近年來，我國電子器件以及微機信息技術的不斷發展，使得脈沖寬度調節（簡稱PWM）變頻技術相應獲得了質的飛躍，這又進一步推動了這種變頻器在企業生產中的進一步應用。

5? 結語

綜上所述，隨著我國變頻調速技術的日趨成熟，在水泵電機參與企業生產中進行運用是符合節能減排號召的重要手段。變頻調速技能夠降低企業的生產經營成本，為企業帶來更大的經濟效益，值得在自來水企業中大力推廣應用。

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