水泵变频器控制节能原理特性控制设计分析

　　工厂实际情况:工厂用水是由一台水泵将外源水抽至工厂储水池，再由另外一台水泵根据工厂实际用水量的大小来将水供给工厂使用。

　　在一般情况下，水泵采用恒速交流电动机拖动，而用水量却是变化的，为了保证水池的正常供水，工人要在现场经常调节挡板或阀门开度大小来控制水泵的抽水量，或者将水池中用不完的水白白流掉。这样做不仅增大了工人的劳动强度，而且有大量的电能浪费在水泵阀门阻力的损失上。因此就要求水泵处于变工况运行，若利用变频器进行调速，以调节电动机转速的方法取代调节挡板或阀门，则不仅可以减轻工人劳动强度，还能达到节约电能目的，对提高企业经济效益有重要意义。

　　水泵变频器控制节能原理

　　1、水泵特性分析

　　根据离心泵特性曲线的有关公式：

　　P=K1Qh (1)

　　Q=K2n (2)

　　H=K3n2 (3)

　　由(1)、(2)、(3)式得：

　　P=k4n3 (4)

　　P/Q=K5n2 (5)

　　式中：K1，K2，K3，K4，K5为常数：

　　P为泵机轴功率;

　　Q为泵机流量;

　　H为泵机扬程;

　　n为泵机转速。

　　(1)式中说明在相同的轴功率下，若通过出口阀门调节泵机流量，将引起泵机扬程的相应改变，流量越小，扬程变得越大，但实际抽水时，由于扬程是基本不变的，由此就产生了更多的富余扬程。

　　(4)式说明泵机轴功率与转速的立方成正比，若设法降低转速，就可以减小泵机轴功率，再由(1)可知，就可实现流量或扬程的自由调节。

　　(5)式说明单位时间内，排放每m3 水能耗(即功耗)与转速立方成正比，这说明在达到实际供水流量前提下，转速越小，功耗越小。

　　2、电机特性分析

　　根据交流电动机的工作原理：

　　n=60p.f(I-s)(6)

　　式中：f为电机的电源频率;

　　p为电机的磁极对数;

　　S为转差率。

　　由于电机的S和P为常数，所以(6)式可知电机的转速与电源频率有固定的正比例关系。

　　3、节能原理

　　由电机特性分析可知，均匀改变电机供电频率F，就可以平滑地改变电动机的转速，从而改变泵机的转速;结合泵机特性分析，降低电动机转速，电动机输入功率也随之减少，泵机轴功率就相应减少。这就是控制器控制水泵的节能原理。

　　另外，水泵起动时的急扭和突然停机时的水锤现象往往容易造成管道松动或破裂，严重的可能造成电机的损坏，水泵采用变频器调速以后，可以根据工艺的需要，实现泵机的软启和软停，从而使急扭及水锤现象得到解决。而且在用水量不大的情况下，可以降低泵机的转速，这样不仅避免了水泵长期工作在满负荷状态，造成的电机过早的老化，而且变频器的软启动大大减小泵机启动时对机械的冲击，也具有节能的作用，其节电率一般在15%-40%左右。