變頻器在水泵控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

閔海斌　孫輝

[摘要]傳統(tǒng)水泵的控制均依賴于傳統(tǒng)的變壓控制模式，這種模式使得電機(jī)長期處于滿負(fù)荷的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，既減損了設(shè)備的使用壽命，又浪費(fèi)了大量的能源，更無法建立嚴(yán)格的科學(xué)管理體制。隨著變頻器的廣泛投入使用，變頻水泵控制能有效提高水泵的工作效率，且還使水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)更加節(jié)能。本文基于此從主要特點(diǎn)以及應(yīng)用價(jià)值等角度對變頻器進(jìn)行了概述，然后在此基礎(chǔ)上深入分析和研究了變頻器在水泵控制系統(tǒng)中的具體應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]水泵控制系統(tǒng)；變頻器；應(yīng)用；效果

水泵是冶金行業(yè)作業(yè)過程中不可缺少的重要設(shè)備之一，在生產(chǎn)供、補(bǔ)水過程中發(fā)揮著不可替代的作用。水泵在啟動(dòng)的時(shí)候需要的扭矩以及功率非常大，且在具體的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所需要的扭矩和功率又非常小，因此針對水泵的不同運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)對水泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，變頻器便是調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速的關(guān)鍵部件。所以要進(jìn)一步深入分析和研究變頻器在水泵控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，使變頻器在水泵控制系統(tǒng)中發(fā)揮更大的作用，促進(jìn)水泵工作效率的提高，使其更加節(jié)能環(huán)保。

一、變頻器概述

為了更好地分析和研究變頻器在水泵控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，首先要深入了解變頻器的主要特點(diǎn)以及具體的應(yīng)用價(jià)值，使變頻器在水泵控制系統(tǒng)的應(yīng)用過程中發(fā)揮更大的作用。

（一）變頻器的主要特點(diǎn)

首先，變頻器可以為用戶提供很多套程序，從而使用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際情況和具體需求進(jìn)行選擇。具體而言，變頻器的主要程序有標(biāo)準(zhǔn)工廠宏、自動(dòng)控制宏、PID控制宏以及水泵控制宏等。其次，變頻器所提供的水泵控制宏有很大的優(yōu)越性，采用該水泵控制宏可以不必使用專用盼恒壓基板，進(jìn)而使設(shè)備的故障率大大降低，同時(shí)也在很大程度上減少了設(shè)備的投資。第三，變頻器可以使水泵的電機(jī)更加靈活高效，它可以對電機(jī)進(jìn)行定時(shí)的自動(dòng)切換，既可以使水泵的電機(jī)自動(dòng)睡眠，也可以使水泵的電機(jī)自動(dòng)喚醒，因此采用變頻器可以讓水泵進(jìn)行自由的睡眠和工作，既提高工作效率又節(jié)省能源。最后，變頻器的控制精度非常高，變頻器的控制精度可到達(dá)標(biāo)稱速度的0.2%，由此可見，變頻器代表著高精尖的變頻技術(shù)。

（二）變頻器的應(yīng)用價(jià)值

變頻器的主要功能特點(diǎn)決定了它在水泵控制系統(tǒng)中的應(yīng)用價(jià)值。一般情況下，普通的水泵采用額定流量和額定功率來進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的，但是水量并不是恒定的，水量會隨著時(shí)間的變化而改變，有時(shí)處于高峰，有時(shí)處于低峰。當(dāng)水量處于低峰時(shí)，如果仍然用額定流量和額定功率使水泵進(jìn)行滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，在很大程度上造成了能源的浪費(fèi)。而變頻器可以使水泵的工作頻率隨著水量的變化而自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，當(dāng)水量處于低峰時(shí)，變頻器便可以使水泵進(jìn)入睡眠狀態(tài)；當(dāng)水量處于高峰時(shí)，變頻器便可以將水泵喚醒進(jìn)入高效的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，這樣既能保證水泵的工作效率，又能節(jié)省大量的能源，因此變頻器在水泵控制系統(tǒng)中有巨大的應(yīng)用價(jià)值。

二、變頻器在水泵控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

（一）水泵對控制系統(tǒng)的相關(guān)概述

冶金行業(yè)的生產(chǎn)用水在整個(gè)供補(bǔ)水過程中是處于動(dòng)態(tài)變化的，因此，水泵在進(jìn)行工作的時(shí)候往往要不斷的啟動(dòng)和關(guān)閉，只有這樣才能使水泵能夠有效地適應(yīng)不同的用水量變化。在這個(gè)過程中很容易造成能源的浪費(fèi)，同時(shí)還會給水泵帶來一定的損壞。另外，水泵的頻繁調(diào)速能夠依靠設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，從而取代人工調(diào)節(jié)，減少調(diào)速調(diào)節(jié)的誤差。因此水泵對控制系統(tǒng)的具體要求就是首先能夠使水泵對轉(zhuǎn)速進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，始終以最好的工作狀態(tài)來適應(yīng)用水量的變化，通常情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)水泵自動(dòng)調(diào)速調(diào)節(jié)的有單片機(jī)技術(shù)以及變頻器，然而變頻器的控制精度更高、成本更低、維護(hù)和使用更加方便，因此變頻器逐漸成為水泵控制系統(tǒng)的主要應(yīng)用設(shè)備。

（二）變頻器在水泵控制系統(tǒng)的應(yīng)用原理

通常情況下，冶金行業(yè)中的水泵數(shù)量比較多，因此往往需要一個(gè)變頻器控制一臺水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)。一般情況下，水泵控制系統(tǒng)由變頻器、繼電器、調(diào)節(jié)器以及壓力變送器等重要部分組成。當(dāng)用水量產(chǎn)生了較大的變化時(shí)，傳感器會把水量的變化以壓力信號的方式發(fā)送給壓力變送器，壓力變送器經(jīng)接收到的壓力信號進(jìn)一步傳遞給調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器對接收到的信號進(jìn)行比對和分析，然后產(chǎn)生準(zhǔn)確可靠的檢測信號，并進(jìn)一步傳送給變頻器，通過繼電器來對水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)速度進(jìn)行適時(shí)的調(diào)控。變頻器在水泵控制系統(tǒng)的應(yīng)用原理如圖1所示。

（三）變頻器在水泵控制系統(tǒng)的應(yīng)用要點(diǎn)

為了使變頻器在水泵控制系統(tǒng)中發(fā)揮更大的作用，要積極探索和創(chuàng)新，真正掌握變頻器在水泵控制系統(tǒng)的應(yīng)用要點(diǎn)。首先，仔細(xì)閱讀變頻器的產(chǎn)品明細(xì)表，并對變頻器進(jìn)行使用前的實(shí)驗(yàn)檢測，保證變頻器的質(zhì)量符合相關(guān)的要求。其次，做好變頻器的選型，變頻器的選型是變頻器在水泵控制系統(tǒng)的應(yīng)用要點(diǎn)之一。在變頻器的選型過程中要仔細(xì)檢查額定電流、額定功率等主要的參數(shù)和指標(biāo)，一般情況下，變頻器的額定電流是水泵電機(jī)的額定電流的1.1-1.3倍左右。第三，變頻器在水泵控制系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，常常會受到一些干擾的不良影響，如果不能及時(shí)消除干擾，將會使水泵控制系統(tǒng)的基本功能受到嚴(yán)重?fù)p害。一般情況下，常見的干擾主要有電容干擾、通訊線干擾、控制器干擾以及繼電器干擾等。如果電容受到不同程度的干擾，就會使電容產(chǎn)生過度發(fā)熱的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致電容燒毀；如果繼電器受到干擾，就會使繼電器產(chǎn)生的信號變得非常微弱，甚至?xí)估^電器在沒有控制信號的情況下自動(dòng)發(fā)出指令；通訊線受到干擾會使顯示屏出現(xiàn)嚴(yán)重的誤差，使人工監(jiān)測的準(zhǔn)確度大大降低；如果控制器受到嚴(yán)重干擾，會使控制器出現(xiàn)失靈的狀況，從而進(jìn)一步導(dǎo)致水泵控制系統(tǒng)的紊亂?？偠灾?，變頻器在水泵控制系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，必須要采取積極的措施抵抗干擾，才能使水泵正常高效地運(yùn)轉(zhuǎn)。

三、運(yùn)行效果

通過變頻改造，實(shí)踐驗(yàn)證了水泵采用變頻調(diào)速裝置后可實(shí)現(xiàn)的效果減少了對電網(wǎng)和變壓器等的沖擊，能提高電機(jī)的功率因數(shù)，減少了無功功率消耗；減輕了對設(shè)備損傷，延長了設(shè)備的使用壽命；實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制，可使運(yùn)行人員根據(jù)需要進(jìn)行自行調(diào)控；系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制滿足生產(chǎn)實(shí)際需要等優(yōu)點(diǎn)，大大降低運(yùn)行成本，因此采用變頻裝置，已取得良好的運(yùn)行效果。

四、結(jié)束語

綜上所述，變頻器的使用可以使水泵的工作頻率隨著水量的變化而自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，既能保證生產(chǎn)供水的安全可靠，又能提高水泵的工作效率，大大節(jié)省能源，因此，針對不同的水泵系統(tǒng)，通過對變頻控制系統(tǒng)的應(yīng)用原理以及應(yīng)用要點(diǎn)的熟練掌握，才能真正使水泵更加高效可靠地運(yùn)行，進(jìn)而取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。