◆ 应用行业

恒压供水 [ 推动国民经济绿色发展 ]

◆ 涉及产品

S2800系列变频器

背景

◆ 概述

随着我国工业生产的迅速发展，电力工业虽然有了长足进步，但能源的浪费却是相当惊人的。据有关资料显示，我国风机、水泵、空气压缩机总量约4200万台，装机容量约4.0×108 kW，但系统实际运行效率仅为30%～40%，其损耗电能占总发电量的38%以上。

因此，做好风机、水泵的节能工作，对国民经济的发展具有重要意义。

很多电机拖动设备都存在全裕量较大、工作效率低、耗电量大、启动电流大、工作噪声大等难题。且不断影响企业经济效益。要解决这类问题，最科学的方法是采用变频驱动来控制水泵。当交流电机以其额定转速的80％运行时，理论上，功耗是其额定功率的80％的立方，即51.2％。通常，当扣除机械损耗和交流电机铜铁损耗的影响时，它几乎可以为制造商节省40％的功耗。此外，当泵采用闭环控制时，它即可以保持水压恒定，又可以提高能效。

◆ 节能原理

通过流体力学的基本原理，我们知道风机和泵属于平方转矩负载，转速n，流量Q，扬程H和轴功率P关系：

以上Q代表流量， H代表扬程，P代表轴功率，n代表转速。

由计算公式可知：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，水泵轴功率与水泵转速三次方成正比（即：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。

例如：

将供电频率由50Hz降为45Hz，

则P45/P50=（45/50）3= 0.729，

即P45=0.729*P50；

将供电频率由50Hz降为40Hz，

则P40/P50=（40/50）3= 0.512，

即P40=0.512*P50。

方案及特点

◆（一）普通水泵变频方案 

利用变频器内置PID算法，为各个开水罐提供恒压储水，根据用水量的变化自动控制设备运行、休眠、唤醒等功能。

方案保留了原系统在此基础上增加变频驱动部分，系统中所有电机均由相应的SAVCH变频驱动。当驱动器发生故障时，系统可以切换到原始控制系统工频状态下工作，以确保工厂连续生产。

自动控制系统采用闭环调节，由驱动器内置PID功能和压力传感器组成。传感器实时检测水压，将其转换为4-20mA电流信号（或0-10V电压信号），并将其发送到PID调节器上，通过变频驱动器的内部计算，自动调节变频器的输出频率，达到水压恒定。

调节案例：

现场是变送器的量程是0～1.6Mpa（16公斤）对应的电流是4～20 mA，目标要求7公斤恒压。 

（1）目标设定值为7/16=0.4375，对应就是43%左右，理论反馈电流就是43%×（20-4）=6.88 ，再加下限4mA，则反馈电流为10.88 mA。  

（2）如果量程是0～1.6Mpa（16公斤）对应的电压是0～10V，目标要求7公斤恒压。反馈电压理论值为43%×10=4.3V。  

（3）如果量程是0～1.6Mpa（16公斤）对应的电压是2～10V，目标要求7公斤。 那么也是43%×（10-2）=3.44V，再加下限2V，所以就是3.44+2=5.44V的反馈电压理论值。 

将上述计算的7公斤恒压反馈百分比值，设置到变频器的内置PID给定参数中，即可根据反馈量自动运算调节变频器控制电机转速，达到恒压控制。

普通水泵变频特点：

■ 矢量型V/F控制性能；

■ 内置PID和先进的节能软件；

■ 高效节能，节电效果20%～60%(根据实际工况而定)；

■ 运行合理，实现软起和软停，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；

■ 提高功率因数，减少了无功损耗；

■ 延长设备寿命、保护电网稳定、减少磨损、降低故障率。

◆（二）一体式变频水泵方案 

集合变频器与电机一体的变频电机控制系统，控制部分集成通用变频器的基本功能，并为行业应用量身定制。具有恒压、恒流、比例三种水泵工作模式切换。

内部集成强大的通讯功能：

■ 操作面板：就地操作，即插即用

■ 工业总线：RS485 Modbus，组网

■ 无线蓝牙：手机APP

一体式变频水泵特点（基于普通方案新优势）：

■ 电机与变频双重节能设计，系统达到超高能效;

■ 电机与变频器的外形结构一体化设计，安装维护简单，同时满足电机与变频器的散热要求;

■ IP55的防护等级，可以用于较恶劣的使用环境;

■ 集成变频器的基本控制性能及功能；

■ 强大的通讯功能。

应用场合

◆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等等。