變頻器在供水車間的應用

張巍

摘 要：對供水設備電機加裝變頻器，對水泵電機加裝變頻器將對車間有很大的節能效果。

關鍵詞：變頻調速；特性曲線；節電

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.020

大家都知道三相異步電機的速可表示為 在公式中，我們可以清楚的知道，變化f/s/p這幾個參數，都可以達到改變電機的轉速的目的，但是改變極數與改變轉差率，這種調速范圍較小，達不到現場要求；變頻調速具有調速范圍寬，效率性能高等優點，是目前工廠應用比較多的調速方法。

1 水泵調速方式的能耗

水泵需要經常的調速一般有2種方法，即：1）不改變電機的轉速，改變閥門的開度來調節流量；2）不改變閥門的開度，通過改變電機的轉速來調節流量。在相同流量的情況下，上述2種方法的功率消耗是不同的。

眾所周知，水泵的工作點是揚程特性曲線與管阻特性曲線的交點。在這一點上，用戶的用水量與供水系統的供水量處于平衡狀態，系統穩定運行，其特性曲線如圖。

2 節能原理

N0與N1 兩個參數是電機轉速在不同時間內的水泵的揚程性能曲線，R0與R1兩個參數代表著管路內部阻力在不同時間內的管路性能曲線。

例如：假定水泵原來在A點為工作點，如果增加流量。

（1）使用閥門控制時要開大閥門 ，此時管路阻力減小，性能曲線將 R0 轉變到 R1；揚程將會從H0下降到 H1；同時流量也會從Q0增加到Q1 ；水泵的工作點就會從A點移到B點。

（2）運用變頻調速進行控制時，我們可以改變電機的轉速，并且保證閥門開口度一定，管路內性能曲線也不變。水泵的工作特性取決于轉速，如果把速度提高，特性曲線從N0變為N1；工作點就會從 A轉移到C點上，揚程也會從H0上升到H3；流量從Q0上升到Q1。以上兩種調節方式均可把流量從Q0上升到Q1；但是卻對應著兩個不同的工作點B和C，對應的揚程（壓力）不同，其差值為（H3-H1），對用戶來說是多余的壓力。也就是說閥門控制時，有△P的功率被白白浪費了，而用變頻調速時，根據水泵的比例定律，改變轉速n ，可使水泵的流量Q、揚程H和功率P 都隨之相應的改變。

（3）根據離心泵的工作原理可知：流量與轉速成正比，轉矩與轉速平方成正比，功率與轉速的三次方成正比。

3 節電效果

3.1 以清二級高壓變頻改造為例的

公式為：△P=P×[1-（f2/f1）3]×100%

式中：△P—節電負荷；P—為電機的功率；f1—改造前的頻率；

f2—為改造后平均頻率

改造前電機的功率為500kW， 頻率為50Hz，改造后的平均頻率為46Hz.帶入公式算出：節電負荷=500*[1-（46/50）3]*100%=500*（1-0.78）=110（kW），每年運行300天，每天運行24h，所以節電量為792000 kW，節電率為22%。

3.2 無形效果

（1）變頻改造后，電機可以在零速、零壓下啟動，降低了啟動電流，延長了電機的使用壽命。

（2）水泵軟啟、軟停降低了設備的維修費用，同時對降低噪音，減少職工的勞動強度也有積極的作用。

將來，車間將不斷的對運行水泵進行變頻改造，提高電機運行效率，降低電能損耗，實現電機的軟啟動，保護設備安全，減少設備的維修率，為廠節能降耗發揮巨大的作用。

參考文獻：

[1]王兆安，楊君.變頻調速技術及其應用[J].電子節能，1998（04）：1.

[2]姜乃昌.水泵及水泵站[M].北京：中國建筑工業出版社，1998（01）.