摘要：本文簡述了水泵變頻調(diào)速節(jié)能原理，對(duì)某公司工業(yè)水泵采用變頻調(diào)速節(jié)能改造的措施進(jìn)行了簡要分析，論述了水泵采用變頻調(diào)速裝置進(jìn)行節(jié)能改造的應(yīng)用價(jià)值。
　　關(guān)鍵詞：工業(yè)水泵，變頻調(diào)速，應(yīng)用
　　1、引言
　　隨著人們節(jié)能環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，變頻器的應(yīng)用越來越普及。由于變頻器體積小、重量輕、精度高、工藝先進(jìn)、功能豐富、保護(hù)齊全、可靠性高、操作簡便、通用性強(qiáng)、易形成閉環(huán)控制等優(yōu)點(diǎn)，它優(yōu)于以往的任何調(diào)速方式，如變極調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速、滑差調(diào)速、串級(jí)調(diào)速、整流子電機(jī)調(diào)速、液力耦合調(diào)速等，因而深受化工、化纖、橡膠及污水處理等行業(yè)的歡迎。
　　水泵作為液體輸送設(shè)備，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)和民用建筑中有著極其廣泛的應(yīng)用，其消耗的電能也占到總能耗的10%-20%。在化工行業(yè)的生產(chǎn)中，原料、半成品和成品大多是液體，而將原料制成半成品和成品，需要經(jīng)過復(fù)雜的工藝過程，泵在這些過程中起到了輸送液體和提供化學(xué)反應(yīng)的壓力流量的作用，此外，在很多裝置中還用泵來調(diào)節(jié)溫度。
　　2、變頻器的原理簡析
　　變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，其電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制四個(gè)部分組成。現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)，如圖1所示。
　　
　　圖1變頻器的原理圖
　　從圖1可以看到變頻器主要由主電源進(jìn)線回路、整流器、直流環(huán)節(jié)、逆變器、控制回路構(gòu)成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGB三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無功率。在此順便對(duì)其兩個(gè)重要的元器件做些說明：電抗器的作用是防止變頻器產(chǎn)生的高次諧波通過電源的輸入回路返回到電網(wǎng)從而影響其他的受電設(shè)備，需要根據(jù)變頻器的容量大小來決定是否需要加電抗器；濾波器是安裝在變頻器的輸出端，減少變頻器輸出的高次諧波，當(dāng)變頻器到電機(jī)的距離較遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)該安裝濾波器。在控制回路中裝有控制卡，控制卡上有控制逆變器產(chǎn)生脈沖序列的微處理器，通過它可將直流電壓轉(zhuǎn)換成電壓和頻率可變的交流電壓。
　　在工業(yè)控制領(lǐng)域，變頻調(diào)速普遍使用于各種調(diào)速系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)能源的充分利用和生產(chǎn)的需要，需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，考慮到電機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行、調(diào)速和制動(dòng)的特性，系統(tǒng)中由PLC完成數(shù)據(jù)的采集和對(duì)變頻器、電機(jī)等設(shè)備的控制任務(wù)。
　　3、某公司工業(yè)水泵采用變頻調(diào)速節(jié)能改造的實(shí)例
　　3、1問題
　　某公司有3臺(tái)工業(yè)水泵，3臺(tái)水泵并列在工業(yè)水母管上，生產(chǎn)過程中為全公司提供生產(chǎn)工藝制水水源、全廠輔機(jī)軸承冷卻水、發(fā)電機(jī)組空冷器、冷油器用水、鍋爐淋渣水、全公司生活用水等等。隨著用水成本的逐步上升，公司將全廠輔機(jī)軸承冷卻水、鍋爐淋渣水、甚至是發(fā)電機(jī)組空冷器、冷油器用水（在室外氣溫較低時(shí)）都改成了由機(jī)組循環(huán)冷卻水來代替，全公司的用水量大大降低，在機(jī)組負(fù)荷較低時(shí)開一臺(tái)工業(yè)水泵也會(huì)造成工業(yè)水母管超壓，該公司負(fù)責(zé)水泵的運(yùn)行人員不得不采取水泵出口閥節(jié)流的方式運(yùn)行，但工業(yè)水母管壓力變化較頻繁時(shí)，運(yùn)行人員就會(huì)就近開啟控制室的工業(yè)水泄壓閥來調(diào)整工業(yè)水母管壓力，這樣的調(diào)整方式不僅使運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且浪費(fèi)了大量的水資源和電能。在技改工程中，采用變頻器配合壓力變送器實(shí)現(xiàn)恒壓供水的改造方案徹底解決了工業(yè)水壓力調(diào)整的問題。
　　3、2措施
　　原水泵電機(jī)功率185KW，采用自耦變壓器降壓啟動(dòng)來降低電機(jī)啟動(dòng)電流。工業(yè)水母管壓力用出口閥、或控制室的工業(yè)水泄壓閥來調(diào)整。改造后為潛水泵電動(dòng)機(jī)配備了變頻裝置，合理設(shè)置電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間和電機(jī)加減速時(shí)間就可有效的實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟啟動(dòng)，降低啟動(dòng)電流。在工業(yè)水母管上裝設(shè)壓力變送器，將工業(yè)水母管的壓力轉(zhuǎn)化為4-20mA的信號(hào)送入變頻器，變頻器將這個(gè)信號(hào)與設(shè)置的壓力給定值比較后自動(dòng)調(diào)整變頻器的輸出轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)恒壓供水的自動(dòng)閉環(huán)控制。
　　3、3結(jié)果
　　改造后最明顯的是運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，不用頻繁調(diào)整水泵出口閥和泄壓閥，而且變頻泵和工頻泵并聯(lián)運(yùn)行也非常平穩(wěn)。另外就是水泵運(yùn)行電流比前一日下降了幾十安培。為了詳細(xì)核算水泵變頻改造后的節(jié)電效益和節(jié)水效益，控制室的運(yùn)行人員做了半年的統(tǒng)計(jì)對(duì)比，用這半年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與前一年改造前的運(yùn)行數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn)，該水泵變頻改造后平均運(yùn)行電流下降了約50安培，一年大約可以節(jié)電40萬千瓦時(shí)，節(jié)電率可達(dá)28%，創(chuàng)造節(jié)能收益10萬元，除此之外每年還可節(jié)約20萬噸水，這兩項(xiàng)收益使得改造投入的10萬元不到一年就可收回，節(jié)能效益非常明顯。
　　3、4評(píng)價(jià)
　　通過工業(yè)水泵變頻改造的實(shí)踐驗(yàn)證了水泵采用變頻調(diào)速裝置節(jié)能改造的潛力，而且還可降低運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少機(jī)械磨損，延長設(shè)備使用壽命，因此采用變頻裝置對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵進(jìn)行節(jié)能改造在各行各業(yè)中都會(huì)有很大的實(shí)踐空間。
　　4、結(jié)語
　　目前一些化工企業(yè)的風(fēng)機(jī)和水泵已開始增設(shè)調(diào)速裝置，但個(gè)別化工企業(yè)中除少量采用汽動(dòng)給水泵，液力耦合器及雙速電機(jī)外，其他風(fēng)機(jī)和水泵基本上都采用定速驅(qū)動(dòng)。這種定速驅(qū)動(dòng)的泵，由于采用出口閥，風(fēng)機(jī)則采用入口風(fēng)門調(diào)節(jié)流量，都存在嚴(yán)重的節(jié)流損耗。尤其在機(jī)組變負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于風(fēng)機(jī)和水泵的運(yùn)行偏離高效點(diǎn)，使運(yùn)行效率大大降低，結(jié)果是白白地浪費(fèi)了大量的電能，已經(jīng)到了非改不可的地步。在化工企業(yè)中，水泵已經(jīng)是化工企業(yè)中耗電量最大的一類輔機(jī)。提高水泵的運(yùn)行效率，降低水泵的電耗對(duì)降低企業(yè)用電率具有舉足輕重的意義。
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