摘要：本文簡述了水泵變頻調速節能原理，對某公司工業水泵采用變頻調速節能改造的措施進行了簡要分析，論述了水泵采用變頻調速裝置進行節能改造的應用價值。
　　關鍵詞：工業水泵，變頻調速，應用
　　1、引言
　　隨著人們節能環保意識的加強，變頻器的應用越來越普及。由于變頻器體積小、重量輕、精度高、工藝先進、功能豐富、保護齊全、可靠性高、操作簡便、通用性強、易形成閉環控制等優點，它優于以往的任何調速方式，如變極調速、調壓調速、滑差調速、串級調速、整流子電機調速、液力耦合調速等，因而深受化工、化纖、橡膠及污水處理等行業的歡迎。
　　水泵作為液體輸送設備，在工業、農業、商業和民用建筑中有著極其廣泛的應用，其消耗的電能也占到總能耗的10%-20%。在化工行業的生產中，原料、半成品和成品大多是液體，而將原料制成半成品和成品，需要經過復雜的工藝過程，泵在這些過程中起到了輸送液體和提供化學反應的壓力流量的作用，此外，在很多裝置中還用泵來調節溫度。
　　2、變頻器的原理簡析
　　變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，其電路一般由整流、中間直流環節、逆變和控制四個部分組成。現在使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然后再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機，如圖1所示。
　　
　　圖1變頻器的原理圖
　　從圖1可以看到變頻器主要由主電源進線回路、整流器、直流環節、逆變器、控制回路構成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGB三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環節為濾波、直流儲能和緩沖無功率。在此順便對其兩個重要的元器件做些說明：電抗器的作用是防止變頻器產生的高次諧波通過電源的輸入回路返回到電網從而影響其他的受電設備，需要根據變頻器的容量大小來決定是否需要加電抗器；濾波器是安裝在變頻器的輸出端，減少變頻器輸出的高次諧波，當變頻器到電機的距離較遠時，應該安裝濾波器。在控制回路中裝有控制卡，控制卡上有控制逆變器產生脈沖序列的微處理器，通過它可將直流電壓轉換成電壓和頻率可變的交流電壓。
　　在工業控制領域，變頻調速普遍使用于各種調速系統中，為了實現能源的充分利用和生產的需要，需要對電機進行轉速調節，考慮到電機的啟動、運行、調速和制動的特性，系統中由PLC完成數據的采集和對變頻器、電機等設備的控制任務。
　　3、某公司工業水泵采用變頻調速節能改造的實例
　　3、1問題
　　某公司有3臺工業水泵，3臺水泵并列在工業水母管上，生產過程中為全公司提供生產工藝制水水源、全廠輔機軸承冷卻水、發電機組空冷器、冷油器用水、鍋爐淋渣水、全公司生活用水等等。隨著用水成本的逐步上升，公司將全廠輔機軸承冷卻水、鍋爐淋渣水、甚至是發電機組空冷器、冷油器用水（在室外氣溫較低時）都改成了由機組循環冷卻水來代替，全公司的用水量大大降低，在機組負荷較低時開一臺工業水泵也會造成工業水母管超壓，該公司負責水泵的運行人員不得不采取水泵出口閥節流的方式運行，但工業水母管壓力變化較頻繁時，運行人員就會就近開啟控制室的工業水泄壓閥來調整工業水母管壓力，這樣的調整方式不僅使運行人員勞動強度大，而且浪費了大量的水資源和電能。在技改工程中，采用變頻器配合壓力變送器實現恒壓供水的改造方案徹底解決了工業水壓力調整的問題。
　　3、2措施
　　原水泵電機功率185KW，采用自耦變壓器降壓啟動來降低電機啟動電流。工業水母管壓力用出口閥、或控制室的工業水泄壓閥來調整。改造后為潛水泵電動機配備了變頻裝置，合理設置電機啟動時間和電機加減速時間就可有效的實現電機的軟啟動，降低啟動電流。在工業水母管上裝設壓力變送器，將工業水母管的壓力轉化為4-20mA的信號送入變頻器，變頻器將這個信號與設置的壓力給定值比較后自動調整變頻器的輸出轉速，從而實現恒壓供水的自動閉環控制。
　　3、3結果
　　改造后最明顯的是運行人員的勞動強度大大降低，不用頻繁調整水泵出口閥和泄壓閥，而且變頻泵和工頻泵并聯運行也非常平穩。另外就是水泵運行電流比前一日下降了幾十安培。為了詳細核算水泵變頻改造后的節電效益和節水效益，控制室的運行人員做了半年的統計對比，用這半年的統計數據與前一年改造前的運行數據比較發現，該水泵變頻改造后平均運行電流下降了約50安培，一年大約可以節電40萬千瓦時，節電率可達28%，創造節能收益10萬元，除此之外每年還可節約20萬噸水，這兩項收益使得改造投入的10萬元不到一年就可收回，節能效益非常明顯。
　　3、4評價
　　通過工業水泵變頻改造的實踐驗證了水泵采用變頻調速裝置節能改造的潛力，而且還可降低運行人員的勞動強度，減少機械磨損，延長設備使用壽命，因此采用變頻裝置對風機、水泵進行節能改造在各行各業中都會有很大的實踐空間。
　　4、結語
　　目前一些化工企業的風機和水泵已開始增設調速裝置，但個別化工企業中除少量采用汽動給水泵，液力耦合器及雙速電機外，其他風機和水泵基本上都采用定速驅動。這種定速驅動的泵，由于采用出口閥，風機則采用入口風門調節流量，都存在嚴重的節流損耗。尤其在機組變負荷運行時，由于風機和水泵的運行偏離高效點，使運行效率大大降低，結果是白白地浪費了大量的電能，已經到了非改不可的地步。在化工企業中，水泵已經是化工企業中耗電量最大的一類輔機。提高水泵的運行效率，降低水泵的電耗對降低企業用電率具有舉足輕重的意義。
　　參考文獻
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