在一般情況下，水泵采用恒速交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，而用水量卻是變化的，為了保證水池的正常供水，工人要在現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常調(diào)節(jié)擋板或閥門開度大小來控制水泵的抽水量，或者將水池中用不完的水白白流掉。這樣做不僅增大了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且有大量的電能浪費(fèi)在水泵閥門阻力的損失上。還可以減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，還能達(dá)到節(jié)約電能目的，對(duì)提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益有重要意義。

　　變頻器的英文譯名是VFD，這可能是現(xiàn)代科技由中文反向譯為英文的為數(shù)不多實(shí)例之一。（但VFD也可解釋為Vacuum fluorescent display，真空熒光管，故這種譯法并不常用）。變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源的頻率和幅度的方式來控制交流電動(dòng)機(jī)的電力傳動(dòng)元件。變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。

　　水泵變頻器控制節(jié)能原理

　　1、水泵特性分析

　　根據(jù)離心泵特性曲線的有關(guān)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為常數(shù)：

　　P為泵機(jī)軸功率；

　　Q為泵機(jī)流量；

　　H為泵機(jī)揚(yáng)程；

　　n為泵機(jī)轉(zhuǎn)速。

　?。?）式中說明在相同的軸功率下，若通過出口閥門調(diào)節(jié)泵機(jī)流量，將引起泵機(jī)揚(yáng)程的相應(yīng)改變，流量越小，揚(yáng)程變得越大，但實(shí)際抽水時(shí)，由于揚(yáng)程是基本不變的，由此就產(chǎn)生了更多的富余揚(yáng)程。

　?。?）式說明泵機(jī)軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，若設(shè)法降低轉(zhuǎn)速，就可以減小泵機(jī)軸功率，再由（1）可知，就可實(shí)現(xiàn)流量或揚(yáng)程的自由調(diào)節(jié)。

　?。?）式說明單位時(shí)間內(nèi)，排放每m3 水能耗（即功耗）與轉(zhuǎn)速立方成正比，這說明在達(dá)到實(shí)際供水流量前提下，轉(zhuǎn)速越小，功耗越小。

　　2、電機(jī)特性分析

　　根據(jù)交流電動(dòng)機(jī)的工作原理：

　　n=60p.f（I-s）（6）

　　式中：f為電機(jī)的電源頻率；

　　p為電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)；

　　S為轉(zhuǎn)差率。

　　由于電機(jī)的S和P為常數(shù)，所以（6）式可知電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源頻率有固定的正比例關(guān)系。

　　3、節(jié)能原理

　　由電機(jī)特性分析可知，由水泵工作原理可知：水泵流量與水泵（電機(jī)）轉(zhuǎn)速成正比，水泵揚(yáng)程與水泵（電機(jī)）轉(zhuǎn)速平方成正比，水泵軸功率等于流量與揚(yáng)程乘積，故水泵軸功率與水泵轉(zhuǎn)速三次方成正比（既水泵軸功率與供電頻率三次方成正比）。 這就是變頻器控制水泵的節(jié)能原理。

　　另外，水泵起動(dòng)時(shí)的急扭和突然停機(jī)時(shí)的水錘現(xiàn)象往往容易造成管道松動(dòng)或破裂，嚴(yán)重的可能造成電機(jī)的損壞，水泵采用變頻器調(diào)速以后，可以根據(jù)工藝的需要，實(shí)現(xiàn)泵機(jī)的軟啟和軟停，從而使急扭及水錘現(xiàn)象得到解決。而且在用水量不大的情況下，可以降低泵機(jī)的轉(zhuǎn)速，這樣不僅避免了水泵長(zhǎng)期工作在滿負(fù)荷狀態(tài)，造成的電機(jī)過早的老化，而且變頻器的軟啟動(dòng)大大減小泵機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)機(jī)械的沖擊，也具有節(jié)能的作用，其節(jié)電率一般在15%-40%左右。水泵一般是按供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)工況需求來考慮，而用水系統(tǒng)實(shí)際使用中有很多時(shí)間不一定能達(dá)到用水量，一般用閥門調(diào)節(jié)增大系統(tǒng)阻力來節(jié)流，造成電機(jī)用電損失，而采用變頻器可使系統(tǒng)工作狀態(tài)平緩穩(wěn)定，改變轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)用水供應(yīng)，并可降低轉(zhuǎn)速節(jié)能收回投資。

　　水泵變頻控制設(shè)計(jì)

　　變頻器選用申甌變頻器作為就頻調(diào)速系統(tǒng)的執(zhí)行單元。申甌變頻器是高性能空間電壓矢量控制通用變頻器。

　　它具有如下特點(diǎn)：

　　32位DSP電機(jī)控制專用微處理器，高頻率輸出。

　　新穎的功率累計(jì)功能，觀察節(jié)能效果更直觀方便。

　　獨(dú)特時(shí)間累計(jì)功能，可以顯示單次通電運(yùn)行時(shí)間，累計(jì)運(yùn)行時(shí)間。

　　內(nèi)置RS-485接口，可計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)控制。多信號(hào)輸入，內(nèi)置簡(jiǎn)易PLC，自動(dòng)化控制更方便。

　　參數(shù)交互功能，設(shè)定方便。

　　載波頻率可調(diào)，靜音運(yùn)行。

　　控制方式多樣化，通用性強(qiáng)。

　　內(nèi)置PID調(diào)節(jié)功能，閉環(huán)控制簡(jiǎn)單。

　　低速額定轉(zhuǎn)矩輸出，運(yùn)行穩(wěn)定。

　　鍵盤操作方便，可在運(yùn)行時(shí)在線調(diào)整和設(shè)定有關(guān)參數(shù)

　　內(nèi)置剎車單元，快速停車。

　　風(fēng)扇的運(yùn)行狀態(tài)可以控制，調(diào)度和運(yùn)行更簡(jiǎn)易方便。

　　多樣的變頻器運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)顯示，對(duì)控制信號(hào)和負(fù)載有關(guān)情況一目了然。

　　系統(tǒng)被控對(duì)象為1臺(tái)30KW水泵電機(jī)，保留電機(jī)的原工頻啟動(dòng)單元，另加變頻控制，兩者通過機(jī)械電氣聯(lián)鎖，既保證了泵機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，又便于系統(tǒng)的維修，液位測(cè)量變送器用于測(cè)量水池液位，并將液位信號(hào)變換成4~20mA標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，供給SOB-V600變頻器。

　　SOB-V600系列變頻器，采用DSP控制系統(tǒng)，完成無速度傳感器矢量控制，與V/F控制相比，矢量控制有更大的優(yōu)越性，定位于中高端市場(chǎng)及特定要求的風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載應(yīng)用，本系列設(shè)計(jì)靈活，內(nèi)嵌 SVC、V/F 控制于一身，可廣泛應(yīng)用于對(duì)速度控制、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度、低頻輸出特性有較高要求的應(yīng)用場(chǎng)合。

　　當(dāng)工廠用水量增大時(shí)，水池水位則相應(yīng)的下降，液后測(cè)量變送器將液位下降以電信號(hào)的形式傳送給SOB-V600水池供水變頻器，使SOC- V600變頻器輸出頻率相應(yīng)地增大，水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速上升，供水量也相應(yīng)地加大，從而保持了水池液位的相對(duì)穩(wěn)定。

　　4、結(jié)束語

　　水泵在使用了SOB-V600變頻器控制以后，不但免去了許多繁瑣的人工操作，降低了不安全隱患因素，并且使系統(tǒng)始終處于節(jié)能狀態(tài)運(yùn)行，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，減小了維修工作量和維修頻率，還可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟啟動(dòng)，使起動(dòng)電壓降低，減小對(duì)電網(wǎng)的大電流沖擊，更好地適應(yīng)了生產(chǎn)需要。而且申甌變頻器具有豐富的內(nèi)部控制功能，可以很方便地與其他控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)控制。因此，在供水處理過程中使用變頻器具有很好的應(yīng)用價(jià)值和推廣價(jià)值。