水泵改變頻控制可行性分析

摘 要:在節能減排的大環境下，提倡節約電能，現在工業的風機和泵的應用工頻運行，調節電動閥的開度來保證工作需要。變頻器現在已經普及，可以將兩者結合起來，能滿足工作需要，又能節約能源。我對泵類改變頻有一些見解，請同行參考指正。

關鍵詞:變頻器節約電能控制

中圖分類號:TK2641文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(c)-0042-01

1 我公司的水泵的的現狀

我部門動力車間三臺上水泵一直是工頻啟動，電能浪費大，現將舊變頻器安裝到動力車間，改為變頻上水。具體分析如下:動力上水泵為工頻50HZ啟動，電能浪費大，根據鍋爐的水位情況需要不定時的啟動和停止，對機械和電器設備沖擊比較大，減少設備的使用壽命，降低設備的有效工作時間，加大設備的故障率。三臺上水泵的功率為11kW，生產季節時統計泵啟動為15分鐘啟動一次，每次運行5分鐘。每天啟動次數約為96次，合計單臺電機每天啟動時間約為0.13小時，電機運行時間為7.87h。

2 我的設計和實施方案

2.1 變頻器的原理

三相異步電動機的轉速公式:n=60f(1—s)/p式中: n——電動機轉速;f——供電頻率;s——電機的轉差率;p——電機的極對數。在該式中，若保持p(極對數)、S(轉差率)不變，平滑的改變電機的供電頻率，則電機轉速n=Kf(k為比例系數)，即可得到平滑的改變，這就是變頻調速的原理。

2.2 控制柜的制作

(1)系統的控制概況:要實現自動控制，用壓力變送器和PID調節器與變頻器構成恒壓閉環系統。工作過程如下:在系統中采用了進口、出口2個壓力變送器，分別檢測進口和出口的壓力。進口壓力變送器將檢測值送入進口PID1，進行壓力顯示，并通過參數設置，進行低壓報警及超低壓停機控制。出口壓力變送器將檢測值送入出口PID2，進行出口壓力顯示，并通過參數設置，一是控制變頻器的頻率，進而調節水泵的轉速，達到自動控制的目的;二是進行水位檢測，實現高水位報警及超高水位停機控制功能。(2)控制柜設計控制柜框圖如圖1所示。

采用了工、變頻切換的方式，以保證在變頻控制出現問題時能暫時投入工頻運行，保證生產的連續性。二次回路中工頻接觸器和變頻器后端的接觸器必須互鎖，使之不能同時吸合，防止工頻運行給變頻器的反供電，而損壞變頻器。km1為上電接觸器，km2為運行接觸器，km3為變頻機復位接觸器。sb11為急停按鈕，sb12為上電按鈕，sb13為運行啟動按鈕，sb14為停止按鈕，sb15為變頻器復位按鈕。以上按鈕通過外接后，可以遠地控制，變頻器、操作臺和電控柜可以根據實際情況進行位置調整，可以放在一起也可以分開放置。通過PID的報警接點及參數設置，可進行系統高低水位報警及超水位停機控制。即將PID的報警輸出的AL2接報警器，實現報警，將AL1的輸出接一個中間繼電器，其常閉點串在變頻器的控制接觸器KM1、KM2的控制回路中，當系統超壓時AL1輸出，KM1、KM2斷電，從而使變頻器停機。

3 系統的調試

系統調試的關鍵是各種參數的設定。主要是PID的參數選擇。要正確設置P、I、D三個參量，使系統穩定運行，可先讓PID自整定，根據整定出的數值再適當調整，使變頻器的頻率變化能實時地跟蹤系統壓力的變化，直到系統穩定為止。

對于各種報警參數的設置，可依據PID調節儀的說明書進行設定，對于出口PID，可將AL2設定為上限報警，輸出控制報警器，將AL1利用正偏差報警設定為超高壓輸出。對于進口PID，可將AL2設定為下限報警，利用負偏差報警設定為超低壓輸出，即可實現各種控制功能。

電機保護儀要根據現場運行的實際情況進行設定。一般過載電流設置為額定電流的1.2倍，過壓為額定電壓的1.2倍，欠壓為0.8倍等。

4 節能分析和運行效果

改造上水泵的能耗分析

11kW電機運行電流為24A，啟動電流是運行電流的2-4倍，電能的消耗為W=U×I，當電壓U不變時，電流I越大，所用電能W越大。

如電機改為變頻器啟動，電機可以減少頻繁啟動，降低了啟動電流。變頻電機在運行時的頻率通常為30Hz，比工頻運行節約40%電能。

每天節約電能P=24A×0.13h×3倍×380V/1000+24A×40%×7.87×380V/1000，約為30度，全年按生產210天計算。可節約電能6300度。

經實施小組兩個月的辛勤努力，從設計到分析直到成功完成改造，并投入使用。

在鍋爐工頻運行的情況下，上水泵頻繁起停，使用變頻后上水泵能在40Hz的頻率下平穩運行，減少了啟停對設備的沖擊，在啟停節能的情況下工頻50Hz和40Hz的電能差異為40/50=0.8，三臺11kw的上水泵每小時33kW。

每天節約電能33kW×(1-0.8)×24h=158.4kW，約為158.4度，全年按生產210天計算，電費0.9元/度。可節約電能33264度合計為29937.6元。

通過對實際操作人員和鍋爐司爐工的詢問，上水泵變頻改造后的運行情況良好，減少了頻繁的啟停操作，減輕了水壓對設備的沖擊，上水水壓較平穩。上水系統從原來的手動變成了現在的觀察，降低了勞動強度。

多數量和大功率都適用。

以上為一臺變頻器控制一臺電機，也可兩臺變頻器控制三臺上水泵電機。共大家參考。

三條工頻空開為K1、K2、K3，兩臺變頻器的前端的空開為K1.1和K2.1，一號電機接KM1和KM1.1兩個接觸器，二號電機接KM2.1、KM2和KM2.2三臺接觸器，三號電機接KM3.1KM3兩臺接觸器，一號變頻器下端接KM1.1和KM2.1兩個接觸器，二一號變頻器下端接KM2.2和KM3.1兩個接觸器。

二次回路的線路為正常的點動自鎖電路就可以，但要謹記保證部分接觸器互鎖，以便保證設備能夠正常運行。

5結語

通過對該系統的改造，自動控制，節能運行，保護功能等都有較明顯的特色。水泵系統應用本系統進行改造，其效果都是一樣的。因此可大面積推廣，以實現節能增效的目的。