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變頻器在水泵改造中的應用
所屬分類： 技術課堂
2024-07-03
1、引言
在各種工業用水泵中，多級泵、深井泵、離心泵等，大部分是額定功率運行。風機流量的設計均以最大風量需求來設計，其調整方式采用檔板、風門、回流、起停電機等方式控制，無法形成閉環控制，也很少考慮省電；水泵流量的設計同樣為最大流量，壓力的調控方式只能通過控制閥門的大小、電機的啟停等方法。電氣控制采用直接或Y△啟動，不能改變電機的轉速，無法具有軟啟動的功能，機械沖擊大，傳動系統壽命短，震動及噪聲大，功率因數較低。
2、變頻調速的節能意義
變頻調速是近年來興起的一門新技術，它是通過改變電源頻率來實現速度的調節，因其具有調速平穩、瞬態穩定性高、節能等特性越來越被人們所重視。隨著變頻調速技術的不斷成熟，變頻調速裝置在風機水泵設備上的應用也越來越廣泛。
采用變頻器直接控制風機、泵類負載是一種最科學的控制方法。利用變頻器內置PID調節軟件，直接調節電動機的轉速，保持恒定的水壓、風壓，從而滿足系統要求的壓力。由于變頻器可實現大的電動機的軟停、軟起，避免了啟動時的電壓沖擊，可減少電動機故障率，延長使用壽命，同時也降低了對電網的容量要求和無功損耗，設備運行工況得到明顯改善，系統的安全可靠性和設備利用率得到提高，節能效果十分顯著。
3、水泵變頻調速節能原理
通過流體力學的基本定律可知：泵類設備均屬平方轉矩負載，其轉速n與流量Q、壓力H以及軸功率P具有如下關系：Q∝n1，H∝n2，P∝n3；即，流量與轉速成正比，壓力與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的立方成正比。
Q2=Q1（n2／n1）
H2=H1（n2／n1）
P2=P1（n2／n1）
因而，理想情況下有如下關系：
由上表可見：當需求流量下降時，調節轉速可以節約大量能源。例如：當電機在額定轉速的80％運行時，理論上其消耗的功率為額定功率的（80％），即51．2％，去除機械損耗、電機銅、鐵損等影響，節能效率也接近40％，同時也可以實現閉環恒壓控制，節能效率將進一步提高。如采用傳統的擋板、閥門方式調節，雖然也可相應降低能源消耗，但節約效果與變頻相比，則有天壤之別。
4、變頻器功能與特點
變頻在器節能設備具有以下技術特點：
■采用變頻器控制電機的轉速，取消擋板、閥門調節，降低了設備的故障率，節電效果顯著。
■實現了電機的軟啟動，延長了設備的使用壽命，避免了對電網的沖擊。
■電機將在低于額定轉速的狀態下運行，減少了噪音對環境的影響。
■具有過載、過壓、過流、欠壓、電源缺相等自動保護功能。
■運轉狀態靈活多樣，可手動控制也可完全實現自動控制，且可與設備其他自控裝置進行電氣連鎖，實現設備的自動保護及計算機控制，不會因事故影響生產。
■安裝時可不破壞原有的配電設施及環境，不影響生產。
■只需調節電位器旋鈕即可調整流量，操作方便。
風機、泵類等設備采用變頻調速技術實現節能運行是我國節能的一項重點推廣技術，《中華人民共和國節約能源法》第39條就把它列為通用技術加以推廣。實踐證明，變頻器用于風機、泵類設備驅動控制場合取得了顯著的節電效果，是一種理想的調速控制方式。既提高了設備效率，又滿足了生產工藝要求，并且大大減少了設備維護、維修費用，還降低了停產周期。直接和間接經濟效益十分明顯，設備一次性投資通常可以在9個月到16個月的生產中全部收回。
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