变频器对水泵的影响

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1、ACS510变频器中变压力控制系统的实现方法北京迪安帝科贸有限公司曲冬辉摘要：文章详细介绍了水泵出口变压力控制的原理和ACS510变频器中的实现方法。关键词：恒压供水变压力控制ACS510系列变频器引言目前，应用最广泛的变频恒压供水系统是水泵出口压力恒定系统，其工作原理是在水泵出水口安装压力传感器，将测定的压力值转换成电信号输入压力控制器，压力控制器根据设定压力值与测定压力之间的差值，通过PID调节运算后，控制变频器，调节水泵的转速，使水泵出口压力保持恒定。这种控制系统电控部分较简单，国内外采用广泛。缺点是仍有小量能量浪费且不

2、能反映水流通过给水管网时，管网阻力持性的变化。所以当用水低峰时，虽然由于转速的改变水泵扬程能保持恒定不再升高，但管道最末端的出口水压将高于其所需的流出水头。采用泵出口变压力控制系统，则可解决以上的不足，即泵出口的设定压力随用水量的变化而变化，使管道最末端的出口水压恒定在其所需的流出水头。ABB公司的ACS510系列变频器是专为风机、水泵控制系统设计的，其中参数“给定增量8103、8104和8105”可完成泵出口变压力控制功能。一．管道阻力和流量对管道最末端的出口水压的影响1．关于水泵的扬程说明[1]图1是一个水泵供水的例子。2

3、.3米吸水井止回阀闸阀水泵2.7米闸阀沉淀池8.5米图1水泵供水的例子。如图1，水泵把水从吸水井里抽出来送到沉淀池的过程中，做了哪些工作呢？第一、要把水头提高到2.3十2.7十8.5＝13.5米的高度。这个高度是由于地形的高度引起的，我们叫它为地形扬程H0。第二、要克服所有管道的阻力。设图2中管道，在流量为400米3/时，有9米的管道阻力。这9米的阻力我们叫它为阻力扬程Hr。第三、当水流进沉淀池之前，为了让水流出来，需要有一定的压力，要额外加上2~5米水头。我们叫它为出口扬程Hd。因此水泵需要提供的总扬程是：水泵的总扬程H＝地

4、形扬程H0十阻力扬程Hr十出口扬程Hd如果。我们把管道出口处的出口扬程取为2米，代入上式则水泵的总扬程＝13.5十9十2＝24.5米即水泵必须把水从吸水井的水面上抬高24.5米．则每小时才能流出400吨水。从上面讨论可以看出，地形扬程H0不随流量的变化而变化，称为净扬程，而阻力扬程Hb随流量Q的变化而变化且与流量Q的平方成正比，即Hb=KQ2。出口扬程也就是供水系统的末端的出口扬程，所以水泵的总扬程H可用以下公式表示H=H0+KQ2+Hd其中：H为水泵总扬程；H0为地形扬程；Q为流量；K为比例系数（常数）；Hd为出口扬程1．水

5、泵出口压力恒定系统中流量Q对出口扬程Hr的影响流量Q扬程Hn1n2ABR1H1H0Q1Q2HdHrHd2Hr2图2单台变频泵系统出口压力恒定控制运行特性图图2中H0是水泵进出口水位的高度差（地形扬程），也就是水泵的净扬程H0。水泵的扬程只有大于净扬程时才能出水。因此管网阻力曲线的起始点就是该净扬程的高度。H1为泵出口压力的设定值。设当前管道的阻力曲线为R1，变频器的频率为n1，则泵的工作点为A，即泵工作在扬程为H1、流量为Q2的点。此时，管道的阻力扬程为Hr2，管道出口扬程为Hd2，即H1=H0+Hr2+Hd2；如果系统用水量

6、减少，由于压力闭环的控制，则变频器转速下降，泵的工作点由A变到B点，即此时泵工作在扬程为H1、流量为Q1的点上。此时，管道的阻力扬程为Hr，管道出口扬程为Hd，即H1=H0+Hr+Hd。由于工作点A和工作点B的水泵出口压力H1和地形扬程H0不变，所以，Hr与Hd的和为恒值，但由于管道阻力扬程与流量的平方成正比，所以，随着流量的下降，管道出口压力会快速上升。由以上的分析过程可以看出，在这种泵出口压力恒定的变频恒压供水系统中，在小流量时，管道出口扬程可能会超出所需的流出水头。一．水泵出口变压力控制系统为了减小流量变化对管道出口压力

7、的影响，我们可以采用变压力控制方案。流量Q扬程Hn1n2ABR1H1H0Q1Q2HdHrHd2Hr2H2图3变频泵系统出口变压力控制运行特性图图3中H0是水泵进出口水位的高度差（地形扬程），也就是水泵的净扬程H0。水泵的扬程只有大于净扬程时才能出水。H1为大流量时泵出口压力的设定值，H2为小流量时泵出口压力的设定值，。设当前管道的阻力曲线为R1，变频器的频率为n1，则泵的工作点为A，即泵工作在扬程为H1、流量为Q2的点。此时，管道的阻力扬程为Hr2，管道出口扬程为Hd2，即H1=H0+Hr2+Hd2；当系统用水量减少，将泵出口

8、压力的设定值减少到H2，则泵的工作点由A变到B点，即此时泵工作在扬程为H2、流量为Q1的点上。此时，管道的阻力扬程为Hr，管道出口扬程为Hd，即H2=H0+Hr+Hd。如果想保证管道出口压力Hd不变，则H1-H2=Hr2-Hr。即只要设定压力下降的幅度与阻力扬程下降的幅度相等