(安徽省产品质量监督检验研究院 安徽合肥 230051)
摘要：我国的农业产业在全世界排名比较靠前，农业用水的需求量比较大。因此需要将水引入到我国的农田中，通过水泵就可以实现。目前我国的工作和农业的发展中，水泵得到了广泛的应用，在各个行业发挥着巨大的作用。我国的水资源紧缺，因此需要使用变频器来控制好给水量，能够有效地降低能耗，保证节约的效果。因此，将变频器应用在水泵中，是未来发展的一个重要的方向。
关键词：变频器；水泵；应用与节能
引言：水泵是我们生活中和生产中所必不可少的设备。目前应用的比较广泛，经常使用的有稳压泵、补水泵、热网循环泵等，在各个行业中起着非常关键的作用。随着能源的不断减少，资源的匮乏，特别是水资源，所以在水泵的应用中，需要保证节能的效果，为未来水泵的主要研究和发展的方向保障。通过实验表明，将变频器应用在水泵中，可以很好地控制水量，节约资源，成为一种有效的节能方法，所以未来在水泵的领域中，将会得到广泛的应用。
一、变频器的工作原理
变频器在水泵的运行中，能够有效的控制水泵的转速[1]。在水泵工作系统中，主要由管道和泵阀组成，通过水泵的工作，可以将管道中的空气阻力排除，这样就可以达到出水的效果。在水泵系统没有应用变频器的阶段，是由水泵的阀门来控制出水量的程度，水泵通过减弱阀门和管道阻力实现出水量大小的程度。而在应用了变频器之后，就不需要使用阀门来控制水量的大小，只需要通过水泵来减少管道的阻力，就可以达到目的。管道则对水泵的要求不大。可以通过调整水泵的转速，来调整水流量的程度。而变频器的工作原理，其主要是调节电动机转动的速度，通过电动机的转速的大小，来起到节能的目标。具体的控制内容是，电动机的转速和频率是正比例的关系。而转速和绕子对数成反比例。所以，需要调节绕子对数，使其保持稳定，再调节电动机的频率，从而改变电动机的转动速度，可以就可以控制电动机的转数。这种工作机制，也可以同样应用在直流电动机和交流电动机的工作中。通过这种变频的方式，能够实现对节约水资源的目的。
二、变频器的优势与劣势及其保养
变频器人们觉得会消耗很大的功率，而不去使用它来控制水泵[2]。所以通过对变频供水和传统高位水箱供水的优势和劣势进行对比分析，如下：
（一）变频器的优势与劣势
（1）变频器的优势
1)能够很好的保护水表和阀门，使得水压保持相对的稳定性。
2)能够有效地避免水资源的二次污染，具有绿色环保的特点[3]。
3)避免对电力系统造成危害。
4)可以减少占地面积，大大的提升了经济效益。
5)使用的寿命比较长，并且不容易出现漏水的情况。
6)大大减少了水锤效应的产生。
7)大大的节省人力资源，可以自动出水，提升的工作效率和经济效益。
（2）变频器劣势:
(1)变频器的工作时间越久，耗电量就会越大。
(2)一旦发生损坏，需要专业的维修人员才能维修。
（二）传统高位水箱系统的优势:
（1）优势
1)很容易维修。
2)能够很好的节约电能资源。
（2）劣势:
1)当水压比较高的时候，会产生很强的水锤效应，对阀门和水表有很大的冲击，容易导致损坏。
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2)水箱的占地面积比较大，需要投入较大的资金。
3)水箱会进入蚊子、杂质、昆虫、老鼠等，会对水产生二次污染。
4)高位水箱会发生渗水的情况。
5)系统启动需要很大的功率，会使用很大的电压，会造成断电，甚至损坏水泵和电机。
6)居民如果距离高位水箱比较近，就会产生水压小，水压不稳的情况发生。
7)在管理方面，不是很方便。清理起来比较麻烦，也会浪费很多的水量来清洗。
三、变频器控制在水泵中的应用和节能分析
（一）模糊控制、PLC控制、PID控制
（1）模糊控制是通过逻辑推理的模式对模糊量化进行消除，是一种最新的现代化技术。采用模糊控制的方式进行供水，具有很高的性价比，可以大力的推广到市场中去。
（2）PLC是一种卫星计算机，其主要是由CPU和继电器组成。基于客户现实用水需求量设置的数学模型和程序，可以通过编程系统，使得PLC能够进行操控，能够与变频器、水泵以及远传压力表组成一个闭环电路，其具有自动化、软启动的形式、水压稳定性高、使用寿命长、节约电力资源、投入成本低和便于维护的特点。
（3）PID控制器是一种通过微分和积分以及比例来控制的系统。通过YTZ电阻远传压力表，传送的升降压信号，在PID中进行处理，就能够控制变频器的输出频率。如果水压有任何改变，水泵就会发生多频次的调整，造成电机与水泵相连的橡胶处产生破损，产生振荡，也会使电功率产生一些不必要的损耗。
（二）变频调速泵在水泵并联中的应用
在实地的运用中，多个泵并联，对其进行变频调速，能够到达对流量的管控。可变频系统的投入的资金比较多，多水泵应用一一对应的控制成本过高，所以，通过增加一个泵的变频调速功能，并联在系统中，而其他的水泵仍然保持在之前的运行状态中，就能够保证系统的节能性。这个系统的运行机制:在泵并联系统工作的情况下，可以先启动调速水泵，使其水流量逐渐提升到一定的流量数值。如果额定流量大于变频调速水泵所能够承受的最大流量时，就需要启动其他的普通水泵，变频调速水泵得到信号后，会降低转速，保证总输出流量减少到所需的数值；另外，如果单一的变频调速水泵和单一普通水泵工作，不能满足系统的用水需求，就可以启动第二个普通水泵，如果还不能够满足需要，就需要接着启动第三个普通的水泵，以此类推，直到完成目标为止。最后，根据不用的流量需要，也能够选取对应的额定流量水平泵匹配运作，确保运行的经济性。
（三）变频器控制在水泵中的应用
在水泵中使用节能变频器控制水流量，可以对整个系统实现闭环的控制操作。可以在出水管中，安设流量传感系统，将采集到的流量或者压力数据，传送至PLC控制系统中，将整个数据与额定的数值对照，再进行计算，就可以使变频系统下达指令，变频系统能够调整水泵运转频率，可以控制水泵的转速，从而来控制水泵的运转情况。如果水泵控制应用阀门，那么其扬程还有阀的阻力，就会再消耗一定功率，出水阀开启的越小，产生的阻力就越大，就会损耗更多的功率。运用变频器能够削弱阀门的阻力，从根本上提升水泵的工作效率。
结束语：综上所述，变频器在水泵中的应用，起到了很好的作用和效果，变频器能够充分节约水资源，具有很强的节能性。针对不同型号的水泵，都可以进行节能化处置，大大的节约了电能，减少了水泵的使用成本，提高了水资源的经济效益，体现了变频调速技术巨大的节能潜力。但不能简单把变频调速技术全部应用在供水系统内，需要认清其节能性也是建立在一定的条件基础上，所以需要根据实际的情况，来应用变频器。
参考文献：
[1]曹帅,曹严亮.变频器在水泵控制中的应用与节能[J].科技资讯,2019,17(05):55-56.
[2]于国江.变频器在水泵节能改造中的应用分析[J].农业科技与信息,2018(22):117-118+121.
[3]彭建坡.变频器在水泵控制中的应用与节能[J].现代制造技术与装备,2018(08):150+152.
论文作者:赵青
论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/15
标签：水泵论文; 变频器论文; 节能论文; 系统论文; 水压论文; 转速论文; 流量论文; 《电力设备》2019年第8期论文;