變頻器在水泵節能改造中的應用

2017-04-11

一、水泵使用情況概述

工業企業生産設備的負荷大部分是交流異步電動機,耗電量約占企業全部電耗的65%左右,尤其水泵類負荷的效率比較低,在2002年中國加入世貿組織之後,企業必須通過降低成本來提高經濟效益。才能增強競争力,在降低生産成本中,節約用電是一個重要的經濟環節。例如某一供水站,供水系統是根據用水量的需求進行調節,是采用調整泵出門閥門來調節流量,需要專人值守,在不同的情況下,開關閥門。勞動強度較大,同時,由于閥門的強制節流使泵形成旋渦沖擊,産生了強烈的振動和噪聲,對泵的使用壽命、維護修理都加大了不利的損耗。再就是由于電動機的轉矩基本恒定,這種調節方式形成的供水壓力較高,造成嚴重的節流功率損失,泵的效率降低,造成電力的浪費。



二、水泵變頻節能改造的調速性能


水泵在改變轉速時,其内部幾何尺寸沒有改變,所以,據水泵的相似原理可知:當轉速變化時,流量與轉速成正比,揚程與轉速的平方成正比,軸功率與轉速的立方成正比,得出:同一台泵當轉速變化時,水泵的主要性能參數将接上述比例定律而變化,并且,在變化過程中可保持效率基本不變,若水泵機組轉速可調,我們就可以改變某台水泵的轉速以适應當時需水量的變化,這樣就可以避免水泵機組在低效率區域運轉造成的電動機過載,另一方面,也可以避免供水壓力偏高所造成的浪費。同時,水泵随着轉速的變慢而使軸功率大為減少,電動機輸入功率也随之減少,這就是調速水泵在供水系統中所起的節能作用。


三、水泵變頻節能改造減速的機泵原理


根據交流電動機工作原理中的轉速關系,n=60f(1-s)/p,從公式中得出:均勻改變電動機定子繞組的電源頻率,就可以平滑地改變電動機的同步轉速。電動機轉速變慢,軸功率就相應減少,電動機輸入功率也随之減少,這就是水泵調速的節能作用。


交流電動機轉速物性為一條稍向下傾斜的曲線,調速時的特性仍為稍向下傾斜曲線,是在不同頻率時相互平等的一組曲線。


變頻器的調速特性基本保持了電動機固有的轉速特性,它是一組不同頻率時相互平行的特性曲線。


變頻調速具有以下優點:

①轉差率小,轉差損失小,效率可高達90~95%以上。

②實現平滑地無級調速,精度高,調速範圍寬(0~100%),頻率變化範圍大(0~50Hz)。

③起動轉矩大(可達額定值的1.1倍),實現軟啟動減輕啟動電流的沖擊。

④提高電網側功率因數。

⑤變頻器可采用高速度的16位CPU與專用的大規模集成電路配合,用軟件實現V/5自動調整,具有與計算機可編程控制器聯機控制的功能,容易實現生産過程的自動控制。

⑥安裝容易,調試方便,操作簡單。

⑦不僅适用于水泵,風機類負荷的節能調速,而且也适用于舊設備的改造,對改善工藝條件,提高産品質量都有其明顯效果。

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