作者：廣州華南理工大學(xué)自動(dòng)控制工程系（５１０６４１） 金傳偉 毛宗源 來(lái)源：《電子技術(shù)應(yīng)用》 變頻調(diào)速技術(shù)在水泵控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 摘要：介紹了水泵變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的節(jié)能原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及節(jié)能效果。系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果表明：水泵采用變頻調(diào)速控制，節(jié)能效果顯著，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 關(guān)鍵詞：變頻器 水泵 節(jié)能 調(diào)速技術(shù) 變頻調(diào)速（ｖａｒｉａｂｌｅ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｖａｒｉａｂｌｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?節(jié)能技術(shù)是一項(xiàng)集現(xiàn)代先進(jìn)電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的高效節(jié)能技術(shù)。自８０年代世界各國(guó)將其投入工業(yè)應(yīng)用以來(lái)，它顯示出了強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)力，其應(yīng)用領(lǐng)域也在迅速擴(kuò)展?，F(xiàn)在凡是可變轉(zhuǎn)速的拖動(dòng)電機(jī)，只要采用該項(xiàng)技術(shù)就能取得非常顯著的節(jié)能效果。國(guó)家科委十分重視這一技術(shù)的推廣工作，已在１９９５年將其列入國(guó)家級(jí)重點(diǎn)推廣的科技成果項(xiàng)目。 隨著我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，電力工業(yè)雖然有了長(zhǎng)足進(jìn)步，但能源的浪費(fèi)卻是相當(dāng)驚人的。據(jù)有關(guān)資料報(bào)導(dǎo)，我國(guó)風(fēng)機(jī)、水泵、空氣壓縮機(jī)總量約４２００萬(wàn)臺(tái)，裝機(jī)容量約１．１億千瓦。但系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行效率僅為３０～４０％，其損耗電能占總發(fā)電量的３８％以上。這是由于許多風(fēng)機(jī)、水泵的拖動(dòng)電機(jī)處于恒速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，而生產(chǎn)中的風(fēng)、水流量要求處于變工況運(yùn)行；還有許多企業(yè)在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，容量選擇得較大，系統(tǒng)匹配不合理，往往是“大馬拉小車(chē)”，造成大量的能源浪費(fèi)。因此，搞好風(fēng)機(jī)、水泵的節(jié)能工作，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義。 １ 水泵調(diào)速運(yùn)行的節(jié)能原理 圖１為水泵調(diào)速時(shí)的全揚(yáng)程特性（ｈ－ｑ）曲線。用閥門(mén)控制時(shí)，當(dāng)流量要求從ｑ減小到ｑ１，必須關(guān)小閥門(mén)。這時(shí)閥門(mén)的磨擦阻力變大，阻力曲線從ｒ移到ｒ′，揚(yáng)程則從ｈ０上升到ｈ１，運(yùn)行工況點(diǎn)從ａ點(diǎn)移到ｂ點(diǎn)。 用調(diào)速控制時(shí)，當(dāng)流量要求從ｑ減小到ｑ１，由于阻力曲線ｒ不變，泵的特性取決于轉(zhuǎn)速。如果把速度從ｎ１００降到ｎ８０，運(yùn)行工況點(diǎn)則從ａ點(diǎn)移到ｃ點(diǎn)，揚(yáng)程從ｈ０下降到ｈ２。 根據(jù)離心泵的特性曲線公式： ｐ＝ｑｈｒ／１０２η?（１）? 式中：ｐ——水泵使用工況軸功率（ｋｗ）；? ｑ——使用工況點(diǎn)的水壓或流量（ｍ３／ｓ）； ｈ——使用工況點(diǎn)的揚(yáng)程（ｍ）； ｒ——輸出介質(zhì)單位體積重量（ｋｇ／ｍ３）； η——使用工況點(diǎn)的泵效率（％）。 可求出運(yùn)行在ｂ點(diǎn)泵的軸功率和ｃ點(diǎn)泵的軸功率分別為： ｐｂ＝ｑ１ｈ１ｒ／１０２η ?（２）? ｐｃ＝ｑ１ｈ２ｒ／１０２η ?（３）? 兩者之差為： δρ＝ｐｂ－ｐｃ＝ｑ１（ｈ１－ｈ２）ｒ／１０２η?（４） ? 也就是說(shuō)，用閥門(mén)控制流量時(shí)，有δｐ功率被損耗浪費(fèi)掉了，且隨著閥門(mén)不斷關(guān)小，這個(gè)損耗還要增加。而用轉(zhuǎn)速控制時(shí)，根據(jù)流量ｑ、揚(yáng)程ｈ、功率ｐ和轉(zhuǎn)速ｎ之間的關(guān)系，有： q2 / q1=n2 / n1 ? h2 / h1=(n2 /n1 )2 (5) p2 / p1=( n2 / n1 )3