变频调速恒压供水系统在制浆造纸企业供水系统中的应用

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1、变频调速恒压供水系统在制浆造纸企业供水系统中的应用关东明1管国振1赵春城2刘福磊1关兵3赵文杰31濮阳龙丰纸业有限公司4570002贵州省遵义市汇川区团泽镇科教信息中心5631243上海一环环保工程有限公司201199摘要：根据濮阳龙丰纸业有限公司原有供水系统和改造后的恒压供水系统做比较得出结论：变频调速是一种优于调压调速、变极调速、串级调速、机械调整等的调速方式，是当今国际上一项效益最高、性能最好、应用最广、最有发展前途的电机调速技术，它集微机控制技术、电力电子技术和电机传感技术于一体，实现了工业交流电动机的无级调速，具有高效率、宽范围和高精度的特点。通过

2、对改造后恒压供水系统的运行对该泵在实际供水中所取得的节约电耗、恒定压力，保护管网等实际效果进行了总结，指出变频技术在濮阳龙丰纸业供水系统中应用的可行性。关键词：恒压供水变频调速PID控制一、前言随着社会经济的发展，传统的水厂企业在供水中普遍采用恒速泵加压方式供水，此种方式效率低，可靠性不高，自动化程度较低，难满足当前经济生产生活的需要。随着先进的电子产品越来越多应用到工业自动化领域，设计出高性能、高节能、适应供水管网的供水系统，已成为必然趋势。变频调速恒压供水控制系统能够极大地改善给水管网的供水环境，该系统可根据管网压力变化，自动调节水泵电机的转速和多台水泵

3、电机的投入及退出，使管网主干出口端保持在恒定的设定压力值，整个系统始终保持高效节能和最佳运行状态。变频恒压供水系统主要采用变频器，PID调节器，压力传感器及低压电气等，对水泵进行恒压调速。它通过压力传感器感知管网压力变化，并将电信号传输给PID部分，经分析运算后，PID将输出信号传给变频器，由变频器调节水泵的转速。在供水过程中，用水量大时增加水泵，用水量小时减少水泵。一、变频恒压供水的理论分析2.1．水泵的工作原理离心泵的工作原理是：叶轮安装在泵壳内，并紧固在泵轴上，泵轴由电机直接带动，泵壳中央有一液体吸入口与吸入管连接液体经底阀和吸入管进入泵内，泵壳上的液

4、体排出口与排水出管连接，在泵启动前，泵壳内灌满被输送的液体，启动后，叶轮由轴带动高速转动，叶片间的液体也必须随着传动，在离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳，在蜗壳中，液体由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转变为静压能，最后以较高的压力流入排出管道，送至需要场所，液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成了一定的真空，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液体便被连续压入叶轮中。可见，只要叶轮不断地转动，液体便会不断地被吸入和排出。2.2、水泵的调速方式水泵的调速运行是指水泵在运行中根据运行环境的需要，人为

5、的改变运行工作状况点的位置（简称工作况点），使流量、扬程、轴功率等运行参数适应新的工作状况的需要。水泵的调节方式分为恒速调节和变速调节。划分如下：水泵的调节方式恒速调节变速调节节流调节混流式、轴流式泵的动叶调节改变泵的运行台数调节调压调速异步电动机变极调速变频调速改变传动装置改变电动机的转速2.2.1、恒速调节濮阳龙丰纸业原先的供水系统采用改变泵的运行台数来调节，根据不同的流量要求，采用不同数量的机泵进行并联运行，来满足供水量的要求。缺点是不能实现连续调节，需要人力对机泵进行合理搭配，随着供水量变化不断启停电机，电能损失较大且耗费人力。结合本厂情况本文对其它

6、几种恒速调节方式不再分析。2.2.2、变速调节水泵的变速调节分为变速传动装置调节和变电机转速调节。2.2.2.1、变速传动装置变速传动装置又分为有级变速装置（如齿轮变速等）和无级变速装置（如电磁转差离合器等），但这些变速装置产生的传动损失在其所传递功率中所占的比例与水泵的转速的变化大小成正比，转速变化越大，传动损失所占的比例也越大。因此，这类变速调节方式被称为低效变速调节方式2.2.2.2、变电动机转速由电机学得知，交流电动机的同步转速n1与电源频率f1，极对数P之间的关系式为：n=（2.1），又知异步电动机的转差率S的定义式为：s==1－（2.2），由上两

7、式得知异步电动机的转速n为：n=n1(1－s)=（2.3）,由此可知，要实现交流电动机的调速，可通过改变磁极对数的P和改变电源频率f1实现。变极调速的缺点是：不能进行连续调速，此外，变级电动机在变速时电力必须瞬间中断，在变速时电动机有电流冲击现象发生。因此，变极调速目前应用较少。对极对数P一定的异步电动机，在转差率变化不大时，转数基本上与电源频率成正比，只要能设法改变f1即可改变转速n，基于这个原理，变频调速就是用晶闸管等交流元件组成的变频器作为变频电源，通过改变电源频率的办法实现转数调节。变频器电机控制电路下图为变频调速系统的示意图：三相电源频率设定输入2

8、.3、供水压力和变频器输出功率的关系：在变频恒压供水