水泵電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用探微

安運(yùn)濤

摘要：水泵電機(jī)是一種電功率消耗較高的生產(chǎn)設(shè)備，在我國當(dāng)前大力提倡節(jié)能減排的背景下，如何在響應(yīng)節(jié)能減排的號召下還能不斷提升電機(jī)的工作效率，成為我們重點(diǎn)關(guān)注的問題。水泵電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生，變頻調(diào)速技術(shù)為提升自來水企業(yè)生產(chǎn)效率奠定了新的基礎(chǔ)。本文首先對水泵電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的原理和優(yōu)勢進(jìn)行了簡要的分析，并對水泵電機(jī)的常見應(yīng)用方向進(jìn)行了探討，旨在為進(jìn)一步提升自來水企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展提供一點(diǎn)理論幫助。

關(guān)鍵詞：水泵電機(jī);變頻調(diào)速技術(shù)

1? 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，能源不足問題逐漸顯露。為了應(yīng)對可持續(xù)性發(fā)展，提高生產(chǎn)力，節(jié)能降耗技術(shù)已是企業(yè)的核心競爭力?，F(xiàn)代控制理論以及電子電力技術(shù)不斷發(fā)展，變頻器因其良好的控制能力與高效的使用性能被廣泛地應(yīng)用于水泵電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中。水泵系統(tǒng)能耗較高，提高電能的綜合利用效率，促進(jìn)水泵系統(tǒng)節(jié)能降耗，已成為當(dāng)前的主要目標(biāo)。

2? 變頻調(diào)速技術(shù)在水泵電機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用原理

從本質(zhì)上講，除了設(shè)備零件老化磨損、安裝精度存在缺陷以外，水泵性能未能高效利用也是導(dǎo)致水泵能耗居高不下的一大原因。此時(shí)，將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用到水泵電機(jī)系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)當(dāng)中，能有效提升電機(jī)的能效比率，增高單位電能的功率因數(shù)，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能控制的理想效果。在變頻調(diào)速技術(shù)的支持下，水泵電機(jī)在獲得50Hz頻率的交流電供給后，會(huì)立即觸發(fā)PLC自動(dòng)控制中心向變頻器發(fā)出指令，進(jìn)而通過相關(guān)電路將交流電源轉(zhuǎn)化為直流電源。其后，再經(jīng)由變頻器對直流電路的動(dòng)態(tài)控制，輸出可調(diào)可控的交流電源頻率及電壓，并基于此實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)系統(tǒng)動(dòng)能的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。這樣一來，隨著需求側(cè)水量需求的波動(dòng)變化，水泵電機(jī)系統(tǒng)的工況也將作出相對調(diào)整，進(jìn)而達(dá)成電能供給、電機(jī)效率與泵水需求的協(xié)調(diào)平衡。

具體來講，在傳統(tǒng)的運(yùn)行模式下，水泵電機(jī)系統(tǒng)的電能消耗及工況參數(shù)是恒定的。此時(shí)，若需求側(cè)的水量需求較低，將會(huì)造成大量的電能浪費(fèi)，進(jìn)而形成一定量的無用能耗;若需求側(cè)的水量需求較高，也會(huì)導(dǎo)致水泵電機(jī)系統(tǒng)承受較高的運(yùn)行負(fù)荷，在降低水泵電機(jī)系統(tǒng)工作效率的同時(shí)，引發(fā)設(shè)備局部過熱、零件異常磨損等問題，不利于水泵電機(jī)系統(tǒng)的壽命穩(wěn)定與生產(chǎn)安全。而在應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行節(jié)能控制后，這一情況可得到極大改善。假定水泵電機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行工況位于A點(diǎn)，此時(shí)需求側(cè)的水量需求為Q點(diǎn)。其后，若水量需求有所下降，PLC自動(dòng)控制中心便會(huì)通過改變電壓輸出與電源頻率，驅(qū)動(dòng)水泵關(guān)小泵水閥門，同一坐標(biāo)系中的A、Q兩點(diǎn)也將隨之下降，即表明電機(jī)系統(tǒng)處于低能耗的工作平衡狀態(tài);若水量需求有所上升，PLC自動(dòng)控制中心也將提高供電等級，驅(qū)動(dòng)泵水閥門達(dá)到全開狀態(tài)。此時(shí)，雖然同一坐標(biāo)系中的A、Q兩點(diǎn)同處高位，但其轉(zhuǎn)化值相對穩(wěn)定，即表明電機(jī)系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)化功率處在正常范圍內(nèi)。此外，受惠于變頻調(diào)速技術(shù)的漸進(jìn)式控制模式，水泵電機(jī)系統(tǒng)的A點(diǎn)（即工況）變化并不會(huì)驟升或驟降，故而不會(huì)對整體供水網(wǎng)絡(luò)形成過大的沖擊影響，可滿足需求側(cè)用戶連續(xù)、穩(wěn)定的生產(chǎn)用水要求。

3? 水泵電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的優(yōu)勢

當(dāng)前，在我國自來水企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的過程中，變頻調(diào)速技術(shù)得到了越來越廣泛的運(yùn)用，同時(shí)良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益也不斷向人們證實(shí)了這種技術(shù)的優(yōu)勢。經(jīng)過近年來的運(yùn)用和探索，更是積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，在節(jié)能這個(gè)概念上得到了深入和延伸。當(dāng)前，水泵電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)在運(yùn)行中穩(wěn)定性較高，并且在操作中也愈來愈簡便快捷，同時(shí)隨著我國在信息技術(shù)領(lǐng)域的飛速發(fā)展，水泵電機(jī)逐漸實(shí)現(xiàn)了微機(jī)自動(dòng)化管理，這又進(jìn)一步提升了自來水生產(chǎn)的效率，與此同時(shí)為提升生產(chǎn)效率奠定了基礎(chǔ)，有利于節(jié)能增效目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。在變頻調(diào)速技術(shù)使用后，企業(yè)在生產(chǎn)過程中的能耗和生產(chǎn)成本都得到了大大的降低，縱然變頻調(diào)速技術(shù)的電力設(shè)備和電力設(shè)施的投資較大，但是站在長遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的角度來看，變頻調(diào)速技術(shù)在水泵電機(jī)中的運(yùn)用還是具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，值得大力推廣運(yùn)用。

4? 變頻調(diào)速技術(shù)在水泵電機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用策略

4.1? 變頻調(diào)速節(jié)能控制下水泵電機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)選擇

邏輯電路控制具有投入成本低、系統(tǒng)安裝簡單的特點(diǎn)，但在控制精度上存在一定的局限性，且抗干擾能力相對較弱，與水泵電機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能需求有所出入;單片微機(jī)電路控制方式的性能較強(qiáng)，但系統(tǒng)調(diào)試難度較大，需要專業(yè)人員對電路進(jìn)行針對性修改;PLC自動(dòng)控制方式多與PID調(diào)節(jié)器、傳感器等設(shè)備裝置搭配應(yīng)用，可結(jié)合傳感器傳回的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)完成水泵電機(jī)的無級調(diào)速，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)泵水壓力、泵水量級的連續(xù)變化。同時(shí)，PLC自動(dòng)控制方式以控制中心處的預(yù)設(shè)程序作為運(yùn)行基礎(chǔ)，具備操作簡單、成本較低的技術(shù)優(yōu)勢。因此，相關(guān)人員在應(yīng)用變頻調(diào)速節(jié)能控制技術(shù)進(jìn)行水泵電機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改造時(shí)，可將PLC自動(dòng)控制技術(shù)作為首選。

4.2? 變頻調(diào)速節(jié)能控制下水泵電機(jī)系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)

一般情況下，首先要基于理論上的水泵機(jī)組運(yùn)行周期與工作強(qiáng)度，對核心設(shè)備、次要部件進(jìn)行細(xì)致檢驗(yàn)、隱患排查與清潔保養(yǎng)，并進(jìn)行設(shè)備連接部位、輪軸部位的潤滑處理;其次，總結(jié)水泵電機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行、控制過程中的重點(diǎn)問題，如電流電壓異常、噪音明顯、震動(dòng)異常等，并進(jìn)行針對性的故障處理，以確保設(shè)備運(yùn)行性能的恢復(fù)，將能耗轉(zhuǎn)化率維持在較高水平;最后，需要對自動(dòng)控制系統(tǒng)的主板、線路及配套裝置進(jìn)行全面檢修與保養(yǎng)，如插件固接、主板除塵、線路絕緣保護(hù)等，以便水泵電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行過程中各類數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)傳輸與有效反饋，為變頻調(diào)速節(jié)能控制的可靠落實(shí)夯實(shí)基礎(chǔ)。

4.3? 交-直-交變頻器

在交-直-交變頻器中，主要有以下三個(gè)部位結(jié)構(gòu)：一是可控硅整流電路，該電路的作用是將電路中的電壓和額定評率的交流電路轉(zhuǎn)換為可調(diào)節(jié)電壓的直流電路;第二部分為可控硅逆變電路，該電路的主要作用就是電路輸出中的直流電向能夠調(diào)節(jié)頻率的交流電轉(zhuǎn)換;最后是濾波環(huán)節(jié)，該組成部分結(jié)語整流和你變電路之間，同時(shí)是通過無電源電容來對電壓、電流在經(jīng)過整流后進(jìn)一步進(jìn)行濾波處理。近年來，我國電子器件以及微機(jī)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，使得脈沖寬度調(diào)節(jié)（簡稱PWM）變頻技術(shù)相應(yīng)獲得了質(zhì)的飛躍，這又進(jìn)一步推動(dòng)了這種變頻器在企業(yè)生產(chǎn)中的進(jìn)一步應(yīng)用。

5? 結(jié)語

綜上所述，隨著我國變頻調(diào)速技術(shù)的日趨成熟，在水泵電機(jī)參與企業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)行運(yùn)用是符合節(jié)能減排號召的重要手段。變頻調(diào)速技能夠降低企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營成本，為企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益，值得在自來水企業(yè)中大力推廣應(yīng)用。

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