变频调速技术在水泵控制系统中的改造应用

姜倩倩 刘金海

引言：本文針对烟台大学供水系统进行了改造，给出了系统设计，改造之后节能效果显著，并具有明显的经济效益。

烟台大学原来供水系统是简单的Y-△电路，由于每一天内会出现很多次用水高峰和低谷，是随机的而用水时而时所需的压力是一定的，故在供水系统的设计与运行中，通常以供水流量和压力为控制对象。

一、控制系统设计

以烟台大学用水为例来说明变频调节系统的设计。

1.1 系统组成与功能

本系统主要由上位机、下位机、变频器、电动执行机构等组成，上位机机分别控制4口井变频系统，采用奔腾Ⅲ计算机，主要完成对整个系统的运行监视，各种实时状态的记录与存储，以及显示所需要的各种运行参数。下位机采用的是西门子S7-300型的PLC，用于采集数据、运算等各种处理，并对执行机构发出操作指令。变频器采用的是西门子6E32型，实现对水泵电机转速的变频调节。电动执行机构可以实现对流量及压力的控制与保护。

1.2 系统自动控制的实现

因为水泵压力与流量关系的曲线是以水泵转速为参数的一族抛物线，不同的电动机转速，对应不同的曲线。在给定压力范围内，调节水泵电机的转速，便可以找到一族（或一条）扬程特性曲线，使得该流量能够满足用水需求。本方案中，通过测试水泵出口的压力来调节电机的转速，来使压力（扬程）与流量满足用户要求。

烟台大学用水系统，采用两台水泵运行，其功率为4kW。，以水泵出口压力的允许范围0.5～0.6MPa作为控制水泵转速的采样点。系统控制过程流程图如图1所示。

图1控制过程流程图

该供水系统具备自动和人工两种控制功能。“自动”控制由由软件编程完成，“人工”控制由操作人员通过键盘输入来完成控制。

二、改造结果分析

在工作压力为0.5～0.6MPa的变频调速控制中，分别采用传统的阀门控制和变频调速控制实验对比，得到表1所示结果，采用变频调节供水系统，其节能效果要比传统阀门控制流量节省20%～69%，节能效果非常明显。

三、结束语

由于进行了变频改造，实现了自动控制，不仅避免了电机的频繁启动，还大大节省了电能，并提高了系统运行的稳定性。

参考文献

[1]《泵与风机》毛正孝，赵友君. 北京：中国电力出版社，1999.

[2]《变频水泵性能分析》曹 琦，付明星.变频器世界，2005（4）.

[3]《变频器在取水泵高压电机上的应用》 姚厚伟.工控与变频，2004（6）.

（作者单位：烟台南山学院）

作者简介：姜倩倩（1986.12），女，汉族，硕士研究生，教师，助教，检测技术与自动化装置专业。