變頻器在水泵控制中的應(yīng)用與節(jié)能

曹帥 曹嚴亮

摘 要：在我國的資源系統(tǒng)中，水泵為其中的一部分。在傳統(tǒng)模式下，水泵運行存在明顯的資源消耗現(xiàn)象，所以當(dāng)前節(jié)能降耗理念得到重視，為了保證節(jié)能降耗效果的發(fā)揮，在水泵實際運行期間，可以應(yīng)用變頻器。在該文中，對變頻器控制水泵的運行原理做出分析，給予軟件和硬件的設(shè)計，促使其在水泵控制中的充分應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：變頻器 水泵 控制 應(yīng)用 節(jié)能

中圖分類號：TM921 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）02（b）-0055-02

基于相關(guān)統(tǒng)計分析，水泵的應(yīng)用在全國發(fā)電量中占1/5。所以，促使水泵應(yīng)用技術(shù)水平的提升，加強運行條件的積極改善和實現(xiàn)節(jié)能降耗具有十分必要的作用。傳統(tǒng)模式下，水泵的運行多通過閥門來對運行狀態(tài)進行控制，在型號選擇過程中，只有促使揚程富裕量的增加才能保證整體的安全運行。當(dāng)水泵在實際運行期間，為了克服面對的阻力造成能源過度消耗，不利于經(jīng)濟價值的實現(xiàn)。

1 變頻器在水泵控制中的原理

在水泵運行過程中應(yīng)用變頻器，需要對水泵的實際運行速度進行控制。這種運行模式要達到有效的節(jié)能效果，其原理為：在整個管道系統(tǒng)中，其組成成分為泵、閥、管路等，因為泵的應(yīng)用能有效避免系統(tǒng)面對的阻力，促使水以及其他介質(zhì)的輸出。在管道系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用無變頻器來控制，其中的水泵流量是基于出口閥來進行調(diào)節(jié)的，水泵一定要抵抗閥門、管路兩者的阻力。當(dāng)對變頻器系統(tǒng)進行控制的時候，需要將水泵的進出口閥門全部開啟，期間水泵需要抵抗管路面對的阻力，期間閥門不會對其產(chǎn)生很大影響，這樣管路系統(tǒng)的應(yīng)用才能滿足對泵的揚程需求。期間，如果對泵的流量進行改變，要加強泵速度的調(diào)節(jié)，確保泵的揚程、管路系統(tǒng)阻力兩者的一致性。不僅如此，管道系統(tǒng)的阻力一般和流速存在聯(lián)系，也就是水泵的送流量。水泵在速度調(diào)節(jié)期間，其性能是變化的。

1.1 水泵工作性質(zhì)

水泵在實際工作中，各個參數(shù)隨著速度的變化，與流量、轉(zhuǎn)速、揚程、軸功率都會存在很大聯(lián)系。其中，流量和轉(zhuǎn)速之間為一次方關(guān)系。揚程和轉(zhuǎn)速之間為兩次方關(guān)系。而三次方關(guān)系為軸功率和轉(zhuǎn)速。所以，在系統(tǒng)內(nèi)為了加強對流量的調(diào)節(jié)，要確保轉(zhuǎn)速的合理性，保證在很大程度上能降低泵的消耗和功率[1]。

1.2 電機變頻性質(zhì)

頻率、相數(shù)、轉(zhuǎn)差率等參數(shù)和三相交流電機的轉(zhuǎn)速存在關(guān)系。如果發(fā)現(xiàn)滑差率的波動范圍不斷縮小，不需要對其變化進行分析。如果發(fā)現(xiàn)電源頻率改變，需要對電機的轉(zhuǎn)速進行更改，因為在電機和泵之間的連接是通過聯(lián)軸器實現(xiàn)的，兩者之間的轉(zhuǎn)速相同。所以，基于變頻器的應(yīng)用，對電源系統(tǒng)的頻率進行更改，能實現(xiàn)水泵轉(zhuǎn)速的有效調(diào)整，也會促使節(jié)能效果的有效發(fā)揮[2]。

1.3 水泵中變頻器的應(yīng)用

在水泵系統(tǒng)中應(yīng)用變頻器來進行控制，能達到系統(tǒng)的閉環(huán)控制。具體的工作原理為：在泵的出水管路中，實現(xiàn)流量和壓力傳感器的設(shè)置，基于對壓力、流量參數(shù)的選擇，將其輸入到PLC控制器中和額定參數(shù)比較分析，保證能滿足系統(tǒng)需求。PLC控制器應(yīng)用以及比較后，需要對輸出控制信號進行比較，保證將其傳輸給變頻器。同時，在調(diào)節(jié)變頻器的時候，還需要加強動力電源頻率、水泵轉(zhuǎn)速的分析，這樣在總體上才能達到泵運行狀態(tài)的全面控制。因此，加強對變頻器的應(yīng)用，能避免閥門帶來的影響，也會保證水泵應(yīng)用效能的提升[3]。

2 加強對變頻調(diào)速器軟件與硬件的設(shè)計

將變頻器應(yīng)用到水泵中，是基于軟件與硬件來實現(xiàn)的。其中的硬件是在水泵系統(tǒng)實際運行期間整體變頻器，軟件則是控制變頻器的各個參數(shù)。

2.1 硬件組成

在設(shè)計變頻器主體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的時候，為了在很大程度上達到水泵的節(jié)能化運行，需要促使交流和直流之間的交換。尤其是發(fā)現(xiàn)水泵為逆電路的時候，要達到交流控制，將整個電路作為整體，實現(xiàn)交流。比如：當(dāng)模擬水泵運行的時候，基于變頻器的電量，選擇最合適的標準數(shù)值。其中，標準數(shù)值為15mA。在完成輸入后，對變頻器的輸出數(shù)據(jù)進行計算，保證在很大程度上獲得有效的功率控制效果。同時，在實際情況下加強對頻率的調(diào)節(jié)，保證在很大程度上滿足一定的變頻需求。在這種情況下，不僅會保證功率處于最佳的運行狀態(tài)下，也不會帶來較大的浪費現(xiàn)象[4]。

2.2 軟件組成

在對軟件進行設(shè)計過程中，是按照水泵的實際運行情況進行分析和探究的，給變頻器不同的參考數(shù)值，將數(shù)據(jù)變量控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，這樣也能為硬件系統(tǒng)的設(shè)計工作提供有效的參考依據(jù)。在這種情況下，將變頻器應(yīng)用到水泵中，將保證節(jié)能效果的有效發(fā)揮[5]。

3 在水泵并聯(lián)系統(tǒng)中對變頻調(diào)速泵的應(yīng)用

在水泵并聯(lián)系統(tǒng)中應(yīng)用變頻調(diào)速泵，是多個水泵相互并聯(lián)形成的泵系統(tǒng)。加強對這些水泵的變頻調(diào)節(jié)，也可以達到一定的流量控制。但是，由于變頻器在市場上具有較高成本，如果在控制泵的時候應(yīng)用的變頻器為一對一方式就達不到一定的經(jīng)濟性，所以，需要對水泵進行改造，實現(xiàn)變頻調(diào)速泵，保證能夠在水泵系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)，但這種變頻調(diào)速泵只能改變一個，其他的不進行變頻，確保其處于原有的工作狀態(tài)，這樣在相互并聯(lián)系統(tǒng)中才會獲得有效的節(jié)能效果。在并聯(lián)系統(tǒng)中連接水泵并進行工作的時候，需要先啟動變頻調(diào)速泵，隨著流量的不斷增加，直接停止到限額流量。如果發(fā)現(xiàn)變頻調(diào)速泵獲得系統(tǒng)發(fā)來的反饋，期間會降低速度，保證系統(tǒng)的流量能夠降低到符合的要求。

4 PID控制、PLC控制和模糊控制

PID控制是一種比例、積分和微分控制系統(tǒng)，傳輸?shù)纳祲盒盘栐谄陂g基于相關(guān)位置，能達到變頻器輸出頻率的有效控制。如果對水中壓強細微進行改變，會多次實現(xiàn)泵的速度調(diào)節(jié)，在水泵和電機之間存在明顯破損，尤其是震蕩、超調(diào)情況，都會帶來明顯的電功率消耗。PLC控制應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，是基于計算機來實現(xiàn)的，為繼電器、CPU的整合物質(zhì)，通過對客戶實際需求的分析，加強對數(shù)學(xué)模型、程序的設(shè)計。通過編程系統(tǒng)，也會不斷滿足PLC的控制序需求。并且，將其與水泵、變頻器等構(gòu)成閉環(huán)電路，也會確保其可靠性的提升，降低應(yīng)用成本，在維護方面和電力資源節(jié)約方面都將發(fā)揮重要作用。模糊控制是基于邏輯推理方式，對模糊量化情況消化，該技術(shù)為一種新技術(shù)，是計算機技術(shù)演變的。模糊控制下的供水方式，具備的整體價值更高，適合給予有效推廣。因此，在上述分析中了解到，在水泵運行中應(yīng)用變頻器十分必要，基于各個軟件和技術(shù)，不僅會有效降低成本，也將促使其經(jīng)濟效益的獲取。

5 結(jié)語

基于以上的分析和探究，在水泵中應(yīng)用變頻器，其具有的優(yōu)勢非常明顯，能促使其效益的提升，獲得的節(jié)能效果更好。在實際應(yīng)用期間，不管是水泵的哪種型號、哪種大小，都可以進行節(jié)能化處理，也能加強對水泵運行成本的控制。尤其是隨著變頻器技術(shù)的不斷應(yīng)用，其成本也在不斷降低，這在很大程度上都利于變頻器節(jié)能效益的提升，具備的發(fā)展前景也更為廣闊。

參考文獻

[1] 吳昌斌.變頻器控制在水泵中的應(yīng)用與節(jié)能分析[J].包裝與食品機械，2014（3）：60-62.

[2] 李松濤.變頻器在水泵控制中的應(yīng)用及節(jié)能淺談[J].城市建設(shè)理論研究，2016（6）：437.

[3] 馬洪秋.變頻器控制在水泵中的應(yīng)用與節(jié)能分析[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2017（5）：263，266.

[4] 管文龍.變頻器控制在水泵中的應(yīng)用與節(jié)能分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2017（20）：4004.

[5] 蔡祝奇.變頻器控制在水泵中的應(yīng)用與節(jié)能分析[J].河南科技，2015（15）：61-62.