变频器在双泵并网恒压供水系统中的应用

　　0 引言

　　变频调速技术的快速发展，使世界范围内的电气传动控制领域发生了根本性的变革，而变频器以其优越的调速性能和节能优势得到了广泛应用。我公司大水池供水设备中配有两台水泵，功率为22 kW，原控制方式为Y-△启动，全压运行，由操作人员根据生产情况来确定开机的数量以及供水阀门的开度，有时需要开两台水泵，但其中一台泵的供水阀门仅开启20%左右，造成很大的浪费。同时在运行中，系统的供水压力和供水量也很不稳定，因而设备振动厉害。为能达到良好的供水性能，对其进行了恒压供水变频节能改造，取得了良好的效果。

　　1 恒压供水变频节能原理

　　在变频改造前，水泵供水是通过调节阀门的开度来达到改变供水量的目的

　　图中曲线①为额定转速时的特性曲线，曲线②为阀门全开时的特性曲线，曲线③为关小阀门时的特性曲线。当水泵工作在曲线②的A 点时，其流量与压力分别为q1与p2，此时水泵所需的功率正比于p2与q1的乘积。由于工艺要求需减小水量到q2时，通过增加管网管阻，使水泵的工作点移到曲线③上的B 点，水压增大到p1，这时水泵所需的功率正比于p1与q2的乘积，由图1可见这种调节方式控制虽然简单，但功率消耗并无减少。

　　如果采用通过改变电机的运转速度来改变供水量

　　曲线②为阀门全开时的特性曲线，曲线①为额定转速时的特性曲线，曲线④为减小转速时的特性曲线。水泵转速下降时，工作点由A 点移到C点，流量仍是减小到q2，压力由p2降到p3，这时水泵所需的功率正比于p3与q2的乘积，由图可见功率的减少是明显的，通过流体力学的基本定律可知：风机、泵类设备均属变转矩负载，其转速n 与流量q，压力p 以及轴功率P具有如下关系

　　即流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。当电机转速稍有下降时，轴功率将大幅下降。

　　根据三相异步交流电动机的转速公式0 引言

　　变频调速技术的快速发展，使世界范围内的电气传动控制领域发生了根本性的变革，而变频器以其优越的调速性能和节能优势得到了广泛应用。我公司大水池供水设备中配有两台水泵，功率为22 kW，原控制方式为Y-△启动，全压运行，由操作人员根据生产情况来确定开机的数量以及供水阀门的开度，有时需要开两台水泵，但其中一台泵的供水阀门仅开启20%左右，造成很大的浪费。同时在运行中，系统的供水压力和供水量也很不稳定，因而设备振动厉害。为能达到良好的供水性能，对其进行了恒压供水变频节能改造，取得了良好的效果。

　　1 恒压供水变频节能原理

　　在变频改造前，水泵供水是通过调节阀门的开度来达到改变供水量的目的，供水管路的水压与流量特性曲线如图1所示。

　　曲线①为额定转速时的特性曲线，曲线②为阀门全开时的特性曲线，曲线③为关小阀门时的特性曲线。当水泵工作在曲线②的A 点时，其流量与压力分别为q1与p2，此时水泵所需的功率正比于p2与q1的乘积。由于工艺要求需减小水量到q2时，通过增加管网管阻，使水泵的工作点移到曲线③上的B 点，水压增大到p1，这时水泵所需的功率正比于p1与q2的乘积，由图1可见这种调节方式控制虽然简单，但功率消耗并无减少。

　　如果采用通过改变电机的运转速度来改变供水量

　  曲线②为阀门全开时的特性曲线，曲线①为额定转速时的特性曲线，曲线④为减小转速时的特性曲线。水泵转速下降时，工作点由A 点移到C点，流量仍是减小到q2，压力由p2降到p3，这时水泵所需的功率正比于p3与q2的乘积，由图可见功率的减少是明显的，通过流体力学的基本定律可知：风机、泵类设备均属变转矩负载，其转速n 与流量q，压力p 以及轴功率P具有如下关系

　　即流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。当电机转速稍有下降时，轴功率将大幅下降。

　　根据三相异步交流电动机的转速公式

　　式中：f 为电源频率;

　　p 为电机极对数;

　　s 为电机转差率;

　　n为电机转速。

　　只要改变电机的供电电源频率f，就可实现电机转速n的变化，从而实现调速的目的，而变频器正是电机变频调速的执行设备。

　　2 方案设计

　　变频器不但具有动态性能好、容量大、节能等显着特点，而且还可在不增加设备的情况下，利用其内置PID功能实现系统的闭环过程调节，达到地控制电机转速的目的，本系统的设计方案即为闭环调整控制。