摘要:本文分析了供水处理过程中,将变频器应用于水泵的节能原理,提出了采用台州市菱士达电器有限公司生产的LSD-P7400变频器作为 水泵变频器件的设计方案,采用LSD-P7400变频器后,供水系统运行稳定。
根据贵厂实际情况,工厂用水是由一台水泵将外源水抽至工厂储水池,再由另外一台水泵根据工厂实际用水量的大小来将水供给工厂使用。
在一般情况下,水泵采用恒速交流电动机拖动,而用水量却是变化的,为了保证水池的正常供水,工人要在现场经常调节挡板或阀门开度大小来 控制水泵的抽水量,或者将水池中用不完的水白白流掉。这样做不仅增大了工人的劳动强度,而且有大量的电能浪费在水泵阀门阻力的损失上。因此 就要求水泵处于变工况运行,若利用变频器进行调速,以调节电动机转速的方法取代调节挡板或阀门,则不仅可以减轻工人劳动强度,还能达到节约 电能目的,对提高企业经济效益有重要意义。
水泵变频器控制节能原理 :
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为常数: P为泵机轴功率; Q为泵机流量;H为泵机扬程;
根据交流电动机的工作原理:
n=60\p.f(I-s) (6)
式中:f为电机的电源频率;
p为电机的磁极对数;
S为转差率。
由于电机的S和P为常数,所以(6)式可知电机的转速与电源频率有固定的正比例关系。
由电机特性分析可知,均匀改变电机供电频率F,就可以平滑地改变电动机的转速,从而改变泵机的转速;结合泵机特性分析,降低电动机转速, 电动机输入功率也随之减少,泵机轴功率就相应减少。这就是变频器控制水泵的节能原理。
另外,水泵起动时的急扭和突然停机时的水锤现象往往容易造成管道松动或破裂,严重的可能造成电机的损坏,水泵采用变频器调速以后,可以 根据工艺的需要,实现泵机的软启和软停,从而使急扭及水锤现象得到解决。而且在用水量不大的情况下,可以降低泵机的转速,这样不仅避免了水 泵长期工作在满负荷状态,造成的电机过早的老化,而且变频器的软启动大大减小泵机启动时电流对机械的冲击,对电网电压造成波动的影响,同时 也避免了电动机突然加速造成泵系统的喘振,由于变量泵工作在变频工作状态,在其运行过程中是由外供水量决定的,故系统在运行过程中可节约 可观的电能,节电率一般在15%~40%左右。
假定系统被控对象为1台30KW水泵电机,保留电机的原工频启动单元,另加变频控制,两者通过机械电气联锁,既保证了泵机的正常运转,又便 于系统的维修,液位测量变送器用于测量水池液位,并将液位信号变换成4~20mA标准电信号,供给LSD-P7400变频器。图一所示为LSD-P7400变频 器控制泵面的结构框图。
当工厂用水量增大时,水池水位则相应的下降,液后测量变送器将液位下降以电信号的形式传送给LSD-P7400水池供水变频器,使LSD-P7400变 频器输出频率相应地增大,水泵电机转速上升,供水量也相应地加大,从而保持了水池液位的相对稳定。反之,则变频器输出频率降低,以保持水池 水位不再上升。
水泵在使用了LSD-G/F7000变频器控制以后,不但免去了许多繁琐的人工操作,降低了不安全隐患因素,并且使系统始终处于节能状态运行,延长 了设备的使用寿命,减小了维修工作量和维修频率,还可以实现电机的软启动,使起动电压降低,减小对电网的大电流冲击,更好地适应了生产需要。 而且菱士达电器有限公司的LSD-P7400变频器具有丰富的内部控制功能,可以很方便地与其他控制系统实现闭环自动控制。因此,在供水处理过程中 使用变频器具有很好的应用价值和推广价值。
说明,改造方案须用工频、变频双回路控制,变频改造并不改变水泵原有的控制原理,原水泵系统保护装置依然有效,并且工频/变频切换采用了 电气,机械双重联锁,大大提高了系统的安全,可靠性。