关于水泵变频器的问题

不能从电费有没有节约上判断变频器好坏，用变频器并不是一定会节约用电，能不能节约还的看负载率。

75KW的水泵电机配75KW的变频器是恰当的不用多想。

开机时可以观察一下，压力罐的压力慢慢升高，变频器的显示频率 有没有变化，或运行状态有没有发生变化，正常情况下，压力升高，变频器控制水泵转速应该变慢，或停止； 压力降低水泵转速应该变快 或由停止变运行。 如果压力升高，水泵一直运转 既没有变慢，也没有停止，说明变频器的控制出问题了，（自然也没有节约用电） 既 电阻远传压力表给变频器的信号 有问题。

工作原理

CX-B系列变频恒压供水自动控制装置以变频方式工作时，水泵电机以软启动方式启动后开始运转，由远传压力表检测供水管网实际压力，管网实际压力与设定压力经过比较后输出偏差信号，由偏差信号控制调整变频器输出的电源频率，改变水泵转速，使管网压力不断向设定压力趋近这个闭环控制系统通过不断检测、不断调整的反复过程实现管网压力恒定，从而使水泵根据需水量自动调节供水量，达到节能节水的目的

PLC的主要控制作用：

（1）控制多台水泵（包括备用泵）循环软启动，周期性地以变频方式工作；

（2）控制备用泵的自动启动当第一台水泵电机以变频方式运行，并达到额定功率（即变频器输出电源频率达到50H），而供水管网压力未达到设定压力时，第二台水泵电机会自动启动，并以工频方式运行，这时若管网压力仍不能达到设定压力时，第三台水泵电机会自动启动，第一台水泵仍以变频方式运行，达到保持管网恒压的目的，投入运行的水泵数量由装置根据管网压力自动控制

水位显示控制器设有上、中、下3个水位控制限，当池水位从上限降到中限位置时，控制器输出补水泵启动信号，使补水泵向池内补水，补至上限时，控制器输出补水泵停机信号，停止补水；当池水位降到下限时，控制器输出取水泵停机信号，使取水泵停止取水，待水位上升到中限后，控制器使取水泵自动启动，恢复取水

基本原理：

①公式

交流异步电动机的转子转速n可以用下式表示：

式中 f——定子供电电源的频率；

p——电动机的极对数；

s——异步电动机的转差率

由式（1）可见，当平滑地改变异步电动机的供电频率f时，即可改变电动机转子的转速n

②相似原理

式中的Q、H、P、n分别为水泵的流量、扬程、轴功率和转速

由式（2）、式（3）、式（4）可知，基于转速控制比基于流量控制可以大幅度降低轴功率。

③技术创新点

（1）把交流变频调速技术应用于城乡供水及农业灌溉中，达到节水节能效果；

（2）根据项目需要，自己研制出水位显示控制器，提高自动化程度；

（3）根据实际需要，研制出多段压力设置转换电路，适应农业多种灌溉方式；

（4）将变频调速技术、可编程序控制技术、水位显示控制技术、压力传感技术等进行了集成。

现代大厦都采用集中供冷（水），而分散的中央空调机组和众多的风机盘管，随时都在调节过程中，冷冻水的使用量也在不断变化。在供水管和回水管之间加装一只压差传感器，将压差数值转换成标准信号，送到微处理器，该数据经处理系统计算并与设定压力值比较后，给出比例调节（PID）后的输出频率，以改变水泵电动机的转速，从而来控制供回水管之间的压差恒定，形成一个完整的闭环控制系统。当管道用水量加大时，管道内的压差下降，通过控制回路使变频器输出频率上升，电动机转速上升，使管道内的压差回升至设定值；反之，频率会降低，管道内的压差回落，从而使冷冻水循环泵的转速（即改变冷冻水流量）跟踪冷冻水的需求量而变化，更好地解决压差平衡，最终达到供回水压差恒定的目的。冷冻水水多台，示所2 图成，如组水泵环循多台由可系统循泵处于并联工作，配置一台智能控制器，实现一台电动机在变频方式下工作，其余几台电动机在工频状态下工作。

图2 冷冻水循环水泵控制电路

在工频多泵并联+ 变频恒压供水系统中，当冷冻水的用水流量小于一台水泵在工频恒压条件下的流量时，则由一台变频水泵调速恒压供水，当冷冻水用水流量增大时，变频泵的转速自动上升；当变频泵的工作频率上升至50Hz 仍达不到设定压差时，变频供水控制器将自动启动一台工频水泵投入工作，这时变频水泵和工频水泵并联工作，工频水泵提供恒定的流量(工频转速恒压下的流量)，变频水泵转速将随着用水流量的大小而变化，从而调节供水量;如果用水量继续增加，则其余各并联工频水泵将按相同的原理相继投入运行。当冷冻水用水流量下降时，管道压差提高，变频调速泵的转速下降，当频率降低到一定值（如10Hz）时并经一定延时后，变频供水控制器发出一个指令，自动关闭一台工频水泵供水；如果用水流量继续下降，变频调速泵的频率再一次低到10 Hz ，则再切出一台运行在工频的循环泵；其余各并联工频水泵将按相同的原理相继退出运行。当用水流量接近于零，变频水泵处于自动停止状态 ，从而可以做到不用水时没有能量损耗，具有最佳的节能效果。为了减少工频泵自动投入或退出时的冲击(水力或电流冲击)，所有水泵都具有软启动功能，变频控制器能够自动控制电动机转速的上升，下降。在投入时，变频水泵的转速自动下降，然后慢慢上升以满足恒压供水的要求。在退出时，变频泵的转速应自动上升，然后慢慢下降以满足恒压供水的要求。

22 在补水定压装置中的应用

变频调速控制的补水系统如图3 所示，该系统由回水压力传感器、变频器、补水泵和装在循环泵房内的软水箱等组成，这些设备组成一个闭环系统。当循环系统的压力值设定后，如果系统有瞬时水量损失时，压力传感器的压力值将下降，导致变频器的输出频率增高，使补水泵转速增大，从而使循环水系统补水点压力恒定在系统要求的静水压力值上。该系统具有水泵运转低速平稳，使用可靠，寿命长的特点。

图3 补水定压装置原理框图

23 在楼宇自动化恒压供水中的应用

恒压供水是指在供水管网中用水量发生变化时，出口压力保持不变的供水方式，以保障住宅建筑的自动恒压供水。该系统的结构框图如图4 所示，由电动机变频调速装置与可编程控制器(PLC) 构成控制系统。系统具有控制水泵出口总管压力恒定、变流量供水功能，系统通过安装在出水总管上的压力传感器、流量传感器，实时地将压力、流量转换为电信号，输入至可编程控制器的输入模块，信号经CPU 运算处理后与设定的信号进行比较运算，得出最佳的运行工况参数，由系统输出逻辑控制指令和变频器的频率设定值，对恒压供水进行优化控制，自动控制电动机的投运台数和电动机的转速，从而使给水总管压力稳定在设定的压力值上。

图4 楼宇自动化恒压供水原理框图

24 在楼宇消防给水设备中的应用

楼宇消防给水系统如图5 所示, 消防水管路系统中的水压应始终保持在一定的压力值，图5 中的1 号泵和2 号泵为变频稳压泵，3 号泵和4 号泵为大功率消防泵。平时压力传感器对管路上水压进行检测，检测的信号送至控制器，再由变频器控制1、2 号泵交替工作。水泵的转速始终跟踪设定的消防压力值，从而保证平时稳定的消防压力值。当出现火警打开消防栓时，通过控制器启动3 号或4 号消防泵（3 号、4 号互为备用）开始工作，提供较大的消防用水。

图5 楼宇消防给水系统原理框图

25 在排风机中的应用

地下停车场（库）的换气控制系统如图6 所示， ，排风机的排风量要求是根据换气次数标准计算出来的，它必须满足“最大需求量”原则。但事实上一个环境的排风量并不是一个定数。地下停车场（库），在不同时段的停车量是变化的，即废气的排放量时刻在变化。该系统采用CO2 传感器检测车库空气质量，并由控制系统控制变频器输出，以改变风机的转速，从而改变排风量的大小，风机无须始终运行在高速排风状态，这样既节省能源也减少了噪音污染。

图6 排风机控制系统原理框图

水泵变频器的调整方法将水泵变频器PID闭环控制开启，然后接压力闭环，最后设置给定压力即可。汽车水泵的作用是对冷却液加压，保证其在冷却系中循环流动，通俗讲是让水不断循环经过散热器发动机缸体各件带走热量，保证发动机不高温。以下是水泵损坏的症状：

1、水泵损坏会使冷却循环能力减弱甚至不循环，会出现冷却液开锅”现象；

2、发动机靠近水泵部位漏水。漏冷却液会在水泵通风孔上留下冷却液颜色的痕迹，导致缺少冷却液后水温高等症状的出现；

3、发动机工作时水泵出现异响。水泵出现异响可能是由于内部有异物，或者轴承磨损引起。

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三晶8000P变频器水泵专用型

产品特点

■针对水泵恒压节能控制设计

■内置PID和先进的节能软件

■可实现一托一分时段多点压力定时功能

■高效节能，节电效果20%～60%(根据实际工况而定)

■简便管理，安全保护，实现自动化控制

■延长设备寿命、保护电网稳定、保减磨损、降低故障率

■实现软启,制动功能

一、SAJ-8000P系列变频器在恒压供水上的应用

1 节能，可以实现节电20%-40%，能实现绿色用电。

2 占面积小，投入少，效率高。

3 配置灵活，自动化程度高，功能齐全，灵活可靠。

4 运行合理，是软起和软停，可以消除水锤效应，电机轴上平均扭矩和磨损减小，减少了维修量和维修费用，水泵寿命大大提高。

5 变频恒压调速直接从水源供水，减少了原有供水方式二次污染，防止了很多传染疾病传染源头。

6 通信控制，可以实现无人值守，节约了人力物力。

二、节能原理

由水泵工作原理可知：水泵流量与水泵（电机）转速成正比，水泵扬程与水泵（电机）转速平方成正比，水泵轴功率等于流量与扬程乘积，故水泵轴功率与水泵转速三次方成正比（既水泵轴功率与供电频率三次方成正比）。

上述原理可知改变水泵转速就可改变水泵功率。

流量基本公式：

Q∝N H∝N2 KW=Q＊H∝N3

以上Q代表流量，N代表转速，H代表扬程，KW代表轴功率。

例如：将供电频率由50Hz降为45Hz，则P45/P50=（45/50）3= 0729，即P45=0729 P50；将供电频率由50Hz降为40Hz，则P40/P50=（40/50）3= 0512，即P40=0512 P50。

水泵一般是按供水系统设计时最大工况需求来考虑，而用水系统实际使用中有很多时间不一定能达到用水最大量，一般用阀门调节增大系统阻力来节流，造成电机用电损失，而采用变频器可使系统工作状态平缓稳定，改变转速来调节用水供应，并可降低转速节能收回投资。

从下图我们可以形象看到三种流量控制方式比较

100KW三种流量控制方法耗电实测比较表

流量% 变频器轴功率 KW% 输入阀门控制轴功率KW% 输出阀门控制轴功率KW% 理想轴功率KW%

50 15 60 84 125

60 25 64 895 216

70 38 68 95 343

80 55 725 995 512

90 79 84 1035 73

100 108 106 107 100

很多电机拖动设备都存裕量较大、 工作效率低、电能耗量大、启动电流 大、工作噪声大等难题。且不断影响 企业经济效益，而投资变频器可以从 根本上解决这些问题，一般情况下， 完全可以改善工艺条件,投资回收期 不超过10个月。

三、变频调速恒压供水设备主要应用场合

1、高层建筑，城乡居民小区，企事业等生活用水；

2、各类工业需要恒压控制用水，冷却水循环，热力网水循环，锅炉补水等；

3、中央空调系统；

4、自来水厂增压系统；

5、农田灌溉，污水处理，人造喷泉；

6、各种流体恒压控制系统。

四、变频恒压供水设备系统组成

变频器是整个变频恒压供水系统核心部分。其系统组成框图见图1

图中，水泵电机是输出环节，转速由变频器控制，实现变流量恒压控制。变频器接受PID控制器信号对水泵进行速度控制，压力传感器检测管网出水压力，把信号传给PID控制器，PID控制器调节变频器频率来控制水泵转速，实现了一个闭环控制系统。SAJ-8000变频器本身具有PID调节功能，可以不选用外置PID调节器，调节更加平稳。

五、SAJ-8000P系列变频器变频恒压供水系统中应用和设置步骤

(1)假设反馈通道选择VI(0~10V)，远传压力表的量程范围0~1Mpa

(2)接线

FWD与DCM闭合时变频器启动 MI1与DCM闭合是PID有效 F040设定为40，输出频率由PID输出决定

(3)设定的参数如下：

·F039以实际需要，一般设定为外部端子控制，即F039=2；

·F040=40输出频率由PID输出决定；

·F041=50 PID启动，即MI1功能选择为PID启动功能；

·F073=01 PID输入选择0表示PID的设定值来源，由F027 设定；1表示PID的反馈值来源，模拟输入VI为来源；

1F027=50%设定值来源 PID(系统要求压力为05Mpa)