變頻技術在供水泵站中的運用及效益分析

    科技專論

    作者：周群峰

    【摘要】本文先描述了水泵站存在的問題，又介紹了變頻技術的原理和變頻的調節方式，將變頻技術應用到水泵的流量調節上，不僅能夠有效調節水泵的流量，同時也要減小管路的阻力，保護水泵的壽命，而且還能大大的節約電能，降低成本。

    前言

    水的供給是通過水泵站的水泵向下一水泵站進行一級一級的傳輸的，但是各個水泵站的工作環境和使用的設備可能有差別，這樣就會造成上一級水泵站的流量和下一級水泵站的流量不一致，也就會造成水泵站不能正常的工作，為了解決這一問題，我們就要找到有效的方法對各水泵站的水泵進行流量的均衡。通常我們使用的方法比較簡單，就是在各級水泵房裝上閥門，通過調節閥門的開口來達到調節水泵流量的目的。這個方法雖然很簡單，但是這樣會很容易把閥門給衝刷壞掉，同時閥門的加入也會使整個管路的阻力大大的增加，也會使整個管路的能耗增加，如果我們沒有將閥門的開口大小調節好的，就可能會造成水泵的負載變大，間接的造成水泵的損壞，減少了水泵的使用時間。所以，我們要找到一種新的方法來調節水泵的流量，同時也要減小管路的阻力，保護水泵的壽命。目前的水泵設計時也考慮了變頻功能，所以我們就使用變頻功能對水泵的流量進行調節。

    1.變頻技術

    正常使用的工業用電是50Hz的，在這個頻率下電機是處於最高轉速的，變頻電機的好處就是可以通過改變輸入電的頻率來改變電機的轉速。現在的水泵中已經在電機的選擇上使用了變頻電機，我們在使用的時候，可以通過一個變頻器對變頻電機進行信號的輸入，從而改變電機的轉速，目前這種技術已經被廣泛的使用在工業生產中了，並且已經變的十分成熟。

    交流異步電動機的轉子轉速可用下式表示：N=60f/p（1-s）式中： N———變頻電機的轉速，r/min；f———定子供電電源的頻率， Hz；p———電動機的極對數；s———電動機的轉差率。

    從公式中可以看出，在變頻電機轉速差很小的時候，變頻電機的轉速和輸入端電源的頻率成正比。所以通過改變輸入端電源的頻率就可以對變頻電機進行無級調速，並且調速的過程非常平穩。電動機轉速降低就會帶動水泵的轉速降低，同時葉片的工作扭矩就會降低，整個電動機的功率也會隨著下降，同樣的電動機轉速升高就會帶動水泵的轉速升高，同時葉片的工作扭矩就會增大，整個電動機的功率也會隨著增加。調速的方式可以分為扭矩和功率調速，在不同的工作環境中我們可以使用不同的方式進行變頻電機的調速，從而得到我們所需要的結果。

    2.變頻係統的組成

    通常我們使用較多的變頻係統由變頻器。控製器組成。變頻器的生產廠家大都是國外的一些知名電器廠家。控製器主要是用來調節變頻器的，控製器一般由PLC、處理器等組成，外部流量計檢測到的流量信號經過程序處理後在通過PLC向變頻器發出變頻信號，從而達到對變頻器的調節，從而達到對電動機的調節，進而達到對水泵流量的調節。

    3.變頻調速係統的控製方式與實現過程

    3.1控製方式

    根據外部流量計檢測到的流量信號通過控製器對輸入端的電源的頻率進行控製的方式有兩種，一種是開環控製，另一種是閉環控製。開環控製就是指不通過管道的反饋人為的進行控製，閉環控製就是指控製器先對檢測信號進行判斷，然後再進行控製，是需要時間判斷的。對於不同的工作環境和水泵的型號使用不同的控製方式，也可以兩種控製方式結合在一起使用，這樣的效果會更好一些。

    3.2實現方式