变频器在水泵控制中的应用与节能

曹帅 曹严亮

摘 要：在我国的资源系统中，水泵为其中的一部分。在传统模式下，水泵运行存在明显的资源消耗现象，所以当前节能降耗理念得到重视，为了保证节能降耗效果的发挥，在水泵实际运行期间，可以应用变频器。在该文中，对变频器控制水泵的运行原理做出分析，给予软件和硬件的设计，促使其在水泵控制中的充分应用。

关键词：变频器 水泵 控制 应用 节能

中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）02（b）-0055-02

基于相关统计分析，水泵的应用在全国发电量中占1/5。所以，促使水泵应用技术水平的提升，加强运行条件的积极改善和实现节能降耗具有十分必要的作用。传统模式下，水泵的运行多通过阀门来对运行状态进行控制，在型号选择过程中，只有促使扬程富裕量的增加才能保证整体的安全运行。当水泵在实际运行期间，为了克服面对的阻力造成能源过度消耗，不利于经济价值的实现。

1 变频器在水泵控制中的原理

在水泵运行过程中应用变频器，需要对水泵的实际运行速度进行控制。这种运行模式要达到有效的节能效果，其原理为：在整个管道系统中，其组成成分为泵、阀、管路等，因为泵的应用能有效避免系统面对的阻力，促使水以及其他介质的输出。在管道系统内应用无变频器来控制，其中的水泵流量是基于出口阀来进行调节的，水泵一定要抵抗阀门、管路两者的阻力。当对变频器系统进行控制的时候，需要将水泵的进出口阀门全部开启，期间水泵需要抵抗管路面对的阻力，期间阀门不会对其产生很大影响，这样管路系统的应用才能满足对泵的扬程需求。期间，如果对泵的流量进行改变，要加强泵速度的调节，确保泵的扬程、管路系统阻力两者的一致性。不仅如此，管道系统的阻力一般和流速存在联系，也就是水泵的送流量。水泵在速度调节期间，其性能是变化的。

1.1 水泵工作性质

水泵在实际工作中，各个参数随着速度的变化，与流量、转速、扬程、轴功率都会存在很大联系。其中，流量和转速之间为一次方关系。扬程和转速之间为两次方关系。而三次方关系为轴功率和转速。所以，在系统内为了加强对流量的调节，要确保转速的合理性，保证在很大程度上能降低泵的消耗和功率[1]。

1.2 电机变频性质

频率、相数、转差率等参数和三相交流电机的转速存在关系。如果发现滑差率的波动范围不断缩小，不需要对其变化进行分析。如果发现电源频率改变，需要对电机的转速进行更改，因为在电机和泵之间的连接是通过联轴器实现的，两者之间的转速相同。所以，基于变频器的应用，对电源系统的频率进行更改，能实现水泵转速的有效调整，也会促使节能效果的有效发挥[2]。

1.3 水泵中变频器的应用

在水泵系统中应用变频器来进行控制，能达到系统的闭环控制。具体的工作原理为：在泵的出水管路中，实现流量和压力传感器的设置，基于对压力、流量參数的选择，将其输入到PLC控制器中和额定参数比较分析，保证能满足系统需求。PLC控制器应用以及比较后，需要对输出控制信号进行比较，保证将其传输给变频器。同时，在调节变频器的时候，还需要加强动力电源频率、水泵转速的分析，这样在总体上才能达到泵运行状态的全面控制。因此，加强对变频器的应用，能避免阀门带来的影响，也会保证水泵应用效能的提升[3]。

2 加强对变频调速器软件与硬件的设计

将变频器应用到水泵中，是基于软件与硬件来实现的。其中的硬件是在水泵系统实际运行期间整体变频器，软件则是控制变频器的各个参数。

2.1 硬件组成

在设计变频器主体系统结构的时候，为了在很大程度上达到水泵的节能化运行，需要促使交流和直流之间的交换。尤其是发现水泵为逆电路的时候，要达到交流控制，将整个电路作为整体，实现交流。比如：当模拟水泵运行的时候，基于变频器的电量，选择最合适的标准数值。其中，标准数值为15mA。在完成输入后，对变频器的输出数据进行计算，保证在很大程度上获得有效的功率控制效果。同时，在实际情况下加强对频率的调节，保证在很大程度上满足一定的变频需求。在这种情况下，不仅会保证功率处于最佳的运行状态下，也不会带来较大的浪费现象[4]。

2.2 软件组成

在对软件进行设计过程中，是按照水泵的实际运行情况进行分析和探究的，给变频器不同的参考数值，将数据变量控制在规定的范围内，这样也能为硬件系统的设计工作提供有效的参考依据。在这种情况下，将变频器应用到水泵中，将保证节能效果的有效发挥[5]。

3 在水泵并联系统中对变频调速泵的应用

在水泵并联系统中应用变频调速泵，是多个水泵相互并联形成的泵系统。加强对这些水泵的变频调节，也可以达到一定的流量控制。但是，由于变频器在市场上具有较高成本，如果在控制泵的时候应用的变频器为一对一方式就达不到一定的经济性，所以，需要对水泵进行改造，实现变频调速泵，保证能够在水泵系统内实现，但这种变频调速泵只能改变一个，其他的不进行变频，确保其处于原有的工作状态，这样在相互并联系统中才会获得有效的节能效果。在并联系统中连接水泵并进行工作的时候，需要先启动变频调速泵，随着流量的不断增加，直接停止到限额流量。如果发现变频调速泵获得系统发来的反馈，期间会降低速度，保证系统的流量能够降低到符合的要求。

4 PID控制、PLC控制和模糊控制

PID控制是一种比例、积分和微分控制系统，传输的升降压信号在期间基于相关位置，能达到变频器输出频率的有效控制。如果对水中压强细微进行改变，会多次实现泵的速度调节，在水泵和电机之间存在明显破损，尤其是震荡、超调情况，都会带来明显的电功率消耗。PLC控制应用到工业生产中，是基于计算机来实现的，为继电器、CPU的整合物质，通过对客户实际需求的分析，加强对数学模型、程序的设计。通过编程系统，也会不断满足PLC的控制序需求。并且，将其与水泵、变频器等构成闭环电路，也会确保其可靠性的提升，降低应用成本，在维护方面和电力资源节约方面都将发挥重要作用。模糊控制是基于逻辑推理方式，对模糊量化情况消化，该技术为一种新技术，是计算机技术演变的。模糊控制下的供水方式，具备的整体价值更高，适合给予有效推广。因此，在上述分析中了解到，在水泵运行中应用变频器十分必要，基于各个软件和技术，不仅会有效降低成本，也将促使其经济效益的获取。

5 结语

基于以上的分析和探究，在水泵中应用变频器，其具有的优势非常明显，能促使其效益的提升，获得的节能效果更好。在实际应用期间，不管是水泵的哪种型号、哪种大小，都可以进行节能化处理，也能加强对水泵运行成本的控制。尤其是随着变频器技术的不断应用，其成本也在不断降低，这在很大程度上都利于变频器节能效益的提升，具备的发展前景也更为广阔。

参考文献

[1] 吴昌斌.变频器控制在水泵中的应用与节能分析[J].包装与食品机械，2014（3）：60-62.

[2] 李松涛.变频器在水泵控制中的应用及节能浅谈[J].城市建设理论研究，2016（6）：437.

[3] 马洪秋.变频器控制在水泵中的应用与节能分析[J].现代矿业，2017（5）：263，266.

[4] 管文龙.变频器控制在水泵中的应用与节能分析[J].建筑工程技术与设计，2017（20）：4004.

[5] 蔡祝奇.变频器控制在水泵中的应用与节能分析[J].河南科技，2015（15）：61-62.