一
、 概述

    交(jiao)流(liu)電(dian)機(ji)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)技(ji)術(shu)是(shi)一(yi)項(xiang)業(ye)已(yi)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)的(de)節(jie)能(neng)技(ji)術(shu)。由(you)於(yu)電(dian)子(zi)技(ji)術(shu)的(de)飛(fei)速(su)發(fa)展(zhan)
，變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)性(xing)能(neng)有(you)了(le)極(ji)大(da)提(ti)高(gao)

，它(ta)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)控(kong)製(zhi)設(she)備(bei)軟(ruan)啟(qi)軟(ruan)停(ting)，不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)設(she)備(bei)故(gu)障(zhang)率(lv)
，還(hai)可(ke)以(yi)大(da)幅(fu)減(jian)少(shao)電(dian)耗(hao)，確(que)保(bao)係(xi)統(tong)安(an)全(quan)、穩定
、長周期運行。

    長chang期qi以yi來lai區qu域yu的de供gong水shui係xi統tong都dou是shi由you市shi政zheng管guan網wang經jing過guo二er次ci加jia壓ya和he水shui塔ta或huo天tian麵mian水shui池chi來lai滿man足zu用yong戶hu對dui供gong水shui壓ya力li的de要yao求qiu。在zai小xiao區qu供gong水shui係xi統tong中zhong加jia壓ya泵beng通tong常chang是shi用yong最zui不bu利li用yong水shui點dian的de水shui壓ya要yao求qiu來lai確que定ding相xiang應ying的de揚yang程cheng設she計ji，然ran後hou泵beng組zu根gen據ju流liu量liang變bian化hua情qing況kuang來lai選xuan配pei，並bing確que定ding水shui泵beng的de運yun行xing方fang式shi。由you於yu小xiao區qu用yong水shui有you著zhe季ji節jie和he時shi段duan的de明ming顯xian變bian化hua，日ri常chang供gong水shui運yun行xing控kong製zhi就jiu常chang采cai用yong水shui泵beng的de運yun行xing方fang式shi調tiao整zheng加jia上shang出chu口kou閥fa開kai度du調tiao節jie供gong水shui的de水shui量liang水shui壓ya，大da量liang能neng量liang因yin消xiao耗hao在zai出chu口kou閥fa而er浪lang費fei
，而er且qie存cun在zai著zhe水shui池chi“二次汙染”的問題。變頻調速技術在給水泵站上應用，成功地解決了能耗和汙染的兩大難題。

二、 變頻節能理論

１、交流電機變頻調速原理

交流電機轉速特性：n=60f(1-s)/p，其中n 為電機轉速，f為交流電頻率，s 為轉差率，p為極對數。
電機選定之後s
、p則為定值
，電機轉速n和交流電頻率f 成正比
，使用變頻器來改變交流電頻率，即可實現對電機變頻無級調速。

２、根據離心泵的負載工作原理可知：

流量與轉速成正比：Ｑ∝Ｎ
轉矩與轉速的平方成正比：Ｔ∝Ｎ２
功率與轉速的三次方成正比：Ｐ∝Ｎ３
而(er)且(qie)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)自(zi)身(shen)的(de)能(neng)量(liang)損(sun)耗(hao)極(ji)低(di)，在(zai)各(ge)種(zhong)轉(zhuan)速(su)下(xia)變(bian)頻(pin)器(qi)輸(shu)入(ru)功(gong)率(lv)幾(ji)乎(hu)等(deng)於(yu)電(dian)機(ji)軸(zhou)功(gong)率(lv)，由(you)此(ci)可(ke)知(zhi)在(zai)使(shi)用(yong)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)技(ji)術(shu)供(gong)水(shui)時(shi)，係(xi)統(tong)中(zhong)流(liu)量(liang)變(bian)化(hua)與(yu)功(gong)率(lv)的(de)關(guan)係(xi)：
Ｐ變＝Ｎ３Ｐ額＝Ｑ３Ｐ額
采用出口閥控製流量的方式，電機在工頻運行時，係統中流量變化與功率的關係：Ｐ閥＝（０.４+０.６Ｑ）Ｐ額
其中

，Ｐ為功率
　　　Ｎ為轉速
　　　Ｑ為流量
例如設定當前流量為水泵額定流量的６０％，則采用變頻調速時Ｐ變＝Ｑ３Ｐ額＝０.２１６Ｐ額，而采用閥門控製時Ｐ閥＝（０.４+０.６Ｑ）Ｐ額＝０.７６Ｐ額，節電＝（Ｐ閥-Ｐ變）／Ｐ閥*１００％＝７１.６％。
流量% 100 90 80 70 60 50
節電率% 0 22.5 41.8 61.5 71.6 82.1

    由you此ci可ke見jian從cong理li論lun計ji算suan結jie果guo可ke以yi看kan到dao節jie能neng效xiao果guo非fei常chang顯xian著zhu
，而er且qie在zai實shi際ji運yun行xing中zhong小xiao區qu變bian頻pin恒heng壓ya供gong水shui技ji術shu比bi傳chuan統tong的de加jia壓ya供gong水shui係xi統tong還hai有you自zi動dong控kong製zhi恒heng壓ya
、無汙染等明顯優勢。
    而且新型的小區變頻恒壓供水係統能自動地控製一至多台主泵和一台休眠泵的運行。在管網用水量減少到單台主泵流量的約1/6-1/8shi，xitongzidongtingzhizhubeng，qidongxiaogonglvdexiumianbenggongzuo
，baozhengxitongxiaoliulianggongshui，jiejuexiaoliuliangshenzhilingliulianggongshuishidaliangdiannengdelangfeiwenti，congyunxingkongzhishangjinyibujieneng。

三、 變頻恒壓供水係統及控製參數選擇

1
、變頻恒壓供水係統組成

小區變頻恒壓供水係統通常是由水池
、離心泵（主泵+休眠泵）、壓力傳感器
、PID調節器、變頻器（主泵+休眠泵）、管網組成（如圖1）。工作流程是利用設置在管網上的壓力傳感器將管網係統內因用水量的變化引起的水壓變化，及時將信號（4-20mA或0-10V）反饋PID調節器，PID調節器對比設定控製壓力進行運算後給出相應的變頻指令，改變水泵的運行或轉速
，使得管網的水壓與控製壓力一致。

2、變頻恒壓供水係統的參數選取

（1）、helixuanquyalikongzhicanshu，shixianxitongdinenghaohengyagongshui。zhegemudedeshixianguanjianjiuzaiyuyalikongzhicanshudexuanqu，tongchangguanwangyalikongzhidiandexuanzeyouliangge：一個就是管網最不利點壓力恒壓控製，另一個就是泵出口壓力恒壓控製。兩者如何選擇，我們來簡單分析一下（如圖2）。
管網最不利點壓力恒定時，管網用水量由QMAX減少到Q1

，水泵降低轉速
，與用水管路特性曲線A（不變）相交於點C
，水泵特性曲線下移
，管網最不利點壓力H0。而泵出口壓力恒壓控製時

，則Ha不變
，用水量由QMAX減少到Q1與Ha交於B點，用水管路特性曲線A上移並通過B點
，管網最不利點壓力變為Hb，Hb - H0的揚程差即為能量浪費，所以選擇管網最不利點的最小水頭為壓力控製參數，形成閉環壓力自控係統，使得水泵的轉速與PID調節器設定壓力相匹配，可以達到最大節能效果


，而且實現了恒壓供水的目的。
（2）、變(bian)頻(pin)器(qi)在(zai)投(tou)入(ru)運(yun)行(xing)後(hou)的(de)調(tiao)試(shi)是(shi)保(bao)證(zheng)係(xi)統(tong)達(da)到(dao)最(zui)佳(jia)運(yun)行(xing)狀(zhuang)態(tai)的(de)必(bi)要(yao)手(shou)段(duan)。變(bian)頻(pin)器(qi)根(gen)據(ju)負(fu)載(zai)的(de)轉(zhuan)動(dong)慣(guan)量(liang)的(de)大(da)小(xiao)，在(zai)啟(qi)動(dong)和(he)停(ting)止(zhi)電(dian)機(ji)時(shi)所(suo)需(xu)的(de)時(shi)間(jian)不(bu)相(xiang)同(tong)
，設(she)定(ding)時(shi)間(jian)過(guo)短(duan)會(hui)導(dao)致(zhi)變(bian)頻(pin)器(qi)在(zai)加(jia)速(su)時(shi)過(guo)電(dian)流(liu)、在減速時過電壓保護；設定時間過長會導致變頻器在調速運行時使係統變得調節緩慢
，反應遲滯，應變能力差
，係統易處在短期不穩定狀態中。
    為(wei)了(le)變(bian)頻(pin)器(qi)不(bu)跳(tiao)閘(zha)保(bao)護(hu)
，現(xian)場(chang)使(shi)用(yong)當(dang)中(zhong)的(de)許(xu)多(duo)變(bian)頻(pin)器(qi)加(jia)減(jian)速(su)時(shi)間(jian)的(de)設(she)置(zhi)過(guo)長(chang)，它(ta)所(suo)帶(dai)來(lai)的(de)問(wen)題(ti)很(hen)容(rong)易(yi)被(bei)設(she)備(bei)外(wai)表(biao)的(de)正(zheng)常(chang)而(er)掩(yan)蓋(gai)，但(dan)是(shi)變(bian)頻(pin)器(qi)達(da)不(bu)到(dao)最(zui)佳(jia)運(yun)行(xing)狀(zhuang)態(tai)。所(suo)以(yi)現(xian)場(chang)使(shi)用(yong)時(shi)要(yao)根(gen)據(ju)所(suo)驅(qu)動(dong)的(de)負(fu)載(zai)性(xing)質(zhi)不(bu)同(tong)，測(ce)試(shi)出(chu)負(fu)載(zai)的(de)允(yun)許(xu)最(zui)短(duan)加(jia)減(jian)速(su)時(shi)間(jian)，進(jin)行(xing)設(she)定(ding)。對(dui)於(yu)水(shui)泵(beng)電(dian)機(ji)，加(jia)減(jian)速(su)時(shi)間(jian)的(de)選(xuan)擇(ze)在(zai)0.2-20秒之間。

四、 變頻恒壓供水係統的優點

    相對與傳統的加壓供水方式，變頻恒壓供水係統的優點突出的體現在以下幾個方麵：

１、高效節能

    變頻恒壓供水係統的最顯著優點就是節約電能，節能量通常在10-40%。從單台水泵的節能來看，流量越小，節能量越大。

２、恒壓供水

    bianpinhengyagongshuixitongshixianlexitonggongshuiyaliwendingerliuliangkezaidafanweineilianxubianhua
，congerkeyibaozhengyonghurenheshihoudeyongshuiyali，buhuichuxianzaiyongshuigaofengqireshuiqibunengzhengchangshiyongdeqingkuang。

３
、安全衛生

    係統實行閉環供水後，用戶的水全部由管道直接供給，取消了水塔、天麵水池
、氣壓罐等設施，避免了用水的“二次汙染”，取消了水池定期清理的工作。

４、自動運行
、管理簡便

    新型的小區變頻恒壓供水係統具備了過流

、過壓
、欠壓
、欠相
、短路保護、瞬時停電保護
、過載、失速保護、低液位保護

、主泵定時輪換控製、密碼設定等功能
，功能完善

，全自動控製，自動運行，泵房不設崗位
，隻需派人定期檢查、保養。

５、延長設備壽命、保護電網穩定

    使shi用yong變bian頻pin器qi後hou
，機ji泵beng的de轉zhuan速su不bu再zai是shi長chang期qi維wei持chi額e定ding轉zhuan速su運yun行xing，減jian少shao了le機ji械xie磨mo損sun
，降jiang低di了le機ji泵beng故gu障zhang率lv
，而er且qie主zhu泵beng定ding時shi輪lun換huan控kong製zhi功gong能neng自zi動dong定ding時shi輪lun換huan主zhu泵beng運yun行xing，保bao證zheng各ge泵beng磨mo損sun均jun勻yun且qie不bu鏽xiu死si
，延yan長chang了le機ji泵beng使shi用yong壽shou命ming。變bian頻pin器qi的de無wu級ji調tiao速su運yun行xing，實shi現xian了le機ji泵beng軟ruan啟qi動dong，避bi免mian了le電dian機ji開kai停ting時shi的de大da電dian流liu對dui電dian機ji線xian圈quan和he電dian網wang的de衝chong擊ji，消xiao除chu了le水shui泵beng的de水shui錘chui效xiao應ying。

６、占地少、投資回收期短

    新xin型xing的de小xiao區qu變bian頻pin恒heng壓ya供gong水shui係xi統tong采cai用yong水shui池chi上shang直zhi接jie安an裝zhuang立li式shi泵beng
，控kong製zhi間jian隻zhi要yao安an放fang一yi到dao兩liang個ge控kong製zhi櫃gui
，體ti積ji很hen小xiao，整zheng個ge係xi統tong占zhan地di就jiu非fei常chang小xiao
，可ke以yi節jie省sheng投tou資zi。另ling外wai不bu用yong水shui塔ta或huo天tian麵mian水shui池chi、控製間不設專人管理、設she備bei故gu障zhang率lv極ji低di等deng方fang麵mian都dou實shi現xian了le進jin一yi步bu減jian少shao投tou資zi，運yun行xing管guan理li費fei低di的de特te點dian

，再zai加jia上shang變bian頻pin供gong水shui的de節jie能neng優you點dian，都dou決jue定ding了le小xiao區qu變bian頻pin恒heng壓ya供gong水shui係xi統tong的de投tou資zi回hui收shou期qi短duan，一yi般ban約yue2年。
650冷軋機控製係統