位(水壓)控制的目的是為了保持水泵供水流量的穩(wěn)定，實(shí)質(zhì)是個(gè)保持物料的平衡問題。
不管采用什么調(diào)節(jié)、控制手段，終結(jié)果反映的仍然是水泵的耗電。
為什么連續(xù)控制比斷續(xù)控制效果好，可從以下幾方面來看:
一.從控制的質(zhì)量要求
雙位控制的過渡過程是斷續(xù)控制作用下的等幅振蕩過程。被控量水位總在上、下限之
間振蕩，如果設(shè)定的水位上、下限范圍越小，或者用水量越大，其振蕩頻率越高，則水泵
的啟、停越頻繁，對(duì)電網(wǎng)和機(jī)械的沖擊越大;這樣的控制系統(tǒng)水泵是斷續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的，對(duì)水位
也是斷續(xù)控制的。
如果采用連續(xù)控制，則被控量水位是可以連續(xù)地被控制，由于反饋控制是按水位的偏
差進(jìn)行控制，偏差是控制的依據(jù)，只要水位偏離給定值，系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生控制作用，力圖消
除偏差的存在，所以其能將水位穩(wěn)定在我們所要求的設(shè)定值上。也就是說變頻調(diào)速供水系
統(tǒng)能夠通過PI控制功能，自動(dòng)地保持供水與用水之間的平衡。其控制精度高，水位波動(dòng)小
。這樣的控制系統(tǒng)水泵是連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的, 對(duì)水位也是連續(xù)控制的。
二.從水泵的節(jié)能效果看
用得普遍的是離心式水泵，離心式水泵屬于平方律負(fù)載。水泵主要的參數(shù)是流量
和揚(yáng)程，供水功率與流量和揚(yáng)程的乘積成正比。我們先了解下?lián)P程特性和管阻特性。揚(yáng)程
特性反應(yīng)了用水流量的大小對(duì)揚(yáng)程的影響，即用水量越大，則供水系統(tǒng)的揚(yáng)程將越小;水
泵的轉(zhuǎn)速下降，其供水能力也會(huì)下降，揚(yáng)程特性將下移。而管阻特性就是為了在管路內(nèi)得
到一定的流量所需要的揚(yáng)程;管阻特性與管道粗細(xì)、長(zhǎng)短，閥門開度有關(guān)。
通常對(duì)水泵的流量調(diào)節(jié)有閥門調(diào)節(jié)和調(diào)速調(diào)節(jié)兩種方式，我們來看看其是怎樣運(yùn)行的
。
1.變閥門調(diào)節(jié):
啟動(dòng)水泵后，觀察水泵出口的壓力，根據(jù)壓力表指示來開大或關(guān)小水泵出口閥門來調(diào)
節(jié)流量，而水泵的轉(zhuǎn)速則是保持不變的(即大多為電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速)。其實(shí)質(zhì)就是水泵本身
的供水能力不變，而是通過改變水路中的管阻大小來改變流量，以滿足用水量，這時(shí)管阻
特性會(huì)變化，但揚(yáng)程特性是不變的。啟、?？刂凭褪菍儆陂y門控制的形式，只不過固定閥
門開度后，而不常去調(diào)節(jié)閥">調(diào)節(jié)閥門開度而已。
2.變速度調(diào)節(jié):
用變頻器對(duì)水泵進(jìn)行調(diào)速，則是通過改變水泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量，而水泵出口閥門是
全開的。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)是通過改變水泵的供水能力來適應(yīng)生產(chǎn)對(duì)流量的需求，當(dāng)水泵的轉(zhuǎn)速改
變時(shí)，揚(yáng)程特性將會(huì)改變，而管阻特性是不變的。
比較以上兩種方式，在所需流量小于額定流量的情況下，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時(shí)的揚(yáng)程將減小，
而閥門調(diào)節(jié)時(shí)的揚(yáng)程將增大。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)所需要的供水功率比閥門調(diào)節(jié)方式小得多，`因?yàn)?/P>
此時(shí)水泵的效率幾乎不變，流量隨轉(zhuǎn)速按一次方規(guī)律變化，而軸功率按三次方規(guī)律變化。
即電動(dòng)機(jī)的負(fù)載功率為:
這就是變頻調(diào)速供水有節(jié)能效果的原因。但這只是個(gè)理想公式，其并不能代表變頻調(diào)
速的節(jié)能效果有如此之好，原因是異步電動(dòng)機(jī)在輕載時(shí)的效率與功率因數(shù)都較低。再者供
水系統(tǒng)是由多個(gè)環(huán)節(jié)組成的;還有就是變頻器的參數(shù)如果調(diào)整得不佳，仍會(huì)出現(xiàn)“大馬拉
小車”的情況，這些問題對(duì)節(jié)能效果都是有影響的。再者閥門調(diào)節(jié)和變頻調(diào)節(jié)時(shí)的空載功
率也不可能完全一樣，只是其屬于共有的, 所以我們可以將其忽略不進(jìn)行比較而已。
三.常規(guī)計(jì)算法的節(jié)電對(duì)比
dlr設(shè):水泵的軸功率 P1=10KW
帶水泵電機(jī)的效率 η1=0.95
變頻器的效率 ηb=0.98
1.變閥門調(diào)節(jié)的電耗估算:
按網(wǎng)友說水泵的起、停5-10分鐘一個(gè)周期，我們假設(shè)水泵**累計(jì)運(yùn)行8小時(shí)，則一
年的運(yùn)行時(shí)間為2920小時(shí)。變閥門調(diào)節(jié)時(shí)，軸功率不變，則電機(jī)消耗的功率為:
P=P1/η1=10/0.95=10.526KW
則變閥門調(diào)節(jié)一年的運(yùn)行電耗為:
2920×10.526=30735.92KW
2.變速調(diào)節(jié)的電耗估算:
使用變頻調(diào)速，由于是連續(xù)運(yùn)行，所以其工作時(shí)間為8760小時(shí)，由于系連續(xù)供水，其
供水流量只需要原來的1/3就可滿足使用要求，故水泵轉(zhuǎn)速在33%以下的時(shí)間居多，考慮到
各因素影響，計(jì)算時(shí)采用供水流量為35%。在起泵初期及運(yùn)行中突遇大量用水，水泵全速
供水仍會(huì)占一定比例，我們這樣來估算，**流量供水占總運(yùn)行時(shí)間的20%, 35%流量供水
占總運(yùn)行時(shí)間的80%。則可以這樣估算:
則變速調(diào)節(jié)一年的運(yùn)行電耗為:
8760×1×(10.741×0.2+0.460×0.8)=22041.9KW
因此10KW的電機(jī)，變速調(diào)節(jié)方式比變閥門調(diào)節(jié)方式可節(jié)約的年運(yùn)行電耗為:
30735.92-22041.9=8694KW
有文獻(xiàn)介紹，在節(jié)能計(jì)算比較時(shí)，建議采用曲線擬合的計(jì)算方法，這樣比常規(guī)計(jì)算法
，更能得到符合實(shí)際的結(jié)果。
水泵大多在20Hz狀態(tài)下運(yùn)行能供出水嗎?答案是肯定可以的。因?yàn)閐lr在實(shí)施10T/h鍋
爐項(xiàng)目中，為了安全曾將給水泵變頻器的下限頻率設(shè)為10Hz，但在用汽負(fù)荷很小時(shí)，水位
投自控時(shí)，當(dāng)調(diào)節(jié)器">調(diào)節(jié)器已無輸出，但水泵由于有10Hz的頻率，仍在慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)向鍋爐
供水，嚴(yán)重時(shí)可使水位達(dá)到**以上。
四.從機(jī)械性能來比較
變閥門調(diào)節(jié)，電機(jī)的起動(dòng)是全壓起動(dòng)，這樣對(duì)電網(wǎng)的影響就大。起動(dòng)時(shí)水泵由于加速
過快，會(huì)產(chǎn)生“水錘效應(yīng)”;而在停機(jī)時(shí)由于停機(jī)過快會(huì)產(chǎn)生“空化現(xiàn)象”。這樣將造成
供水系統(tǒng)及管路振動(dòng)大、噪音也大，由于水泵是全速運(yùn)轉(zhuǎn)，故機(jī)械磨損也大。
而采用變速調(diào)節(jié)時(shí)，則可對(duì)水泵進(jìn)行軟起動(dòng)和軟停車，可做到起動(dòng)平穩(wěn)，起動(dòng)電流可
控制在電機(jī)的額定電流以內(nèi)，減少了起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，同時(shí)調(diào)節(jié)水量容易，還節(jié)約電
能;停機(jī)時(shí)還可減少水錘效應(yīng)的沖擊，以減少?zèng)_擊力對(duì)管道及水泵的損害，提高了供水系
統(tǒng)的安全性。由于調(diào)速運(yùn)行還可以降低水泵的機(jī)械磨損及噪音，可延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，
減少了維修工作量和費(fèi)用。
五.要從使用現(xiàn)場(chǎng)的具體情況出發(fā)
水位控制的目的是為了保持供水流量的穩(wěn)定，所以用什么樣的控制系統(tǒng)，采用什么形
式的流量調(diào)節(jié)手段，應(yīng)該說與使用現(xiàn)場(chǎng)的工況有很大的關(guān)系，與被控對(duì)象的特性有很大的
關(guān)系，我們?cè)谶@兒泛泛的談?wù){(diào)節(jié)問題、控制問題、節(jié)能問題，只是談一些基本的原理及方
法，但其與實(shí)際應(yīng)用是有很大差別的。
針對(duì)水泵液位控制系統(tǒng)，什么場(chǎng)合要用變頻器(或電動(dòng)、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥)來進(jìn)行連續(xù)控制
?什么場(chǎng)合要采用對(duì)水泵的啟、?？刂?都應(yīng)該按生產(chǎn)的需求來選擇控制方案。常見的大致
有:
1.如果水泵一直是處于滿負(fù)荷運(yùn)行的，來談節(jié)能是不可能的，只有當(dāng)用水的實(shí)際流量
小于額定流量(**)時(shí)，變頻器才有用處，這時(shí)轉(zhuǎn)速的變化(下降)才會(huì)有節(jié)能效益。對(duì)于
這樣的工況**能做的就是選用軟起動(dòng)器來控制電機(jī)的啟動(dòng)電流及減少?zèng)_擊。
2.一般供水系統(tǒng)都具有緩沖裝置(如水箱、水槽等)來穩(wěn)定用水流量的波動(dòng)，因此就有
對(duì)水位的檢測(cè)問題，這才有了水位的控制需求。對(duì)于容積較大的設(shè)備，液位就相對(duì)較穩(wěn)定
，如:一個(gè)水塔抽一次水就可以供應(yīng)用水?dāng)?shù)小時(shí)，**才需要抽幾次水，這樣的系統(tǒng)采用
斷續(xù)控制就可達(dá)到目的了，只需用液位傳感控制器，來控制水泵的啟、停。為了減少啟動(dòng)
電流及克服水錘效應(yīng)，選臺(tái)軟啟動(dòng)器更好;變頻器在這兒發(fā)揮不了作用。
對(duì)于1、2兩種情況由于水泵是全壓、全速的運(yùn)轉(zhuǎn)，水泵的機(jī)械磨損及噪音就大。
3.對(duì)需要連續(xù)供水的場(chǎng)合，如鍋爐汽包水位，自來水或小區(qū)供水等場(chǎng)合。這樣的系統(tǒng)
水泵幾乎是一直運(yùn)行的，為保持水位的穩(wěn)定，應(yīng)選擇連續(xù)供水的水位(水壓)的PID控制系
統(tǒng)。從節(jié)能出發(fā)，好的方法就是采用變頻調(diào)速了。
所以說選擇什么控制方式，并沒有一個(gè)固定的模式，只要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，進(jìn)行
分析比較就可以選擇出符合實(shí)際的控制方案來實(shí)施。
六.結(jié)論
通過以上討論
1.如果水泵運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，則選擇連續(xù)運(yùn)行控制的變頻調(diào)速是可以節(jié)省電能的。甚至可
降低維修費(fèi)用。象樓主的水泵起、停5-10分鐘一個(gè)周期，這樣的系統(tǒng)應(yīng)該說起、停還是算
比較頻繁的了，因此選擇變頻器來進(jìn)行連續(xù)控制效果是會(huì)很好的。
2.如果水泵運(yùn)行時(shí)間很短，而水泵停機(jī)時(shí)間又較長(zhǎng)時(shí)，則沒有必要選擇變頻調(diào)速(電
動(dòng)、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥)來進(jìn)行連續(xù)控制。但可考慮用軟起動(dòng)器來解決水泵電機(jī)的起動(dòng)問題，以
減少起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，對(duì)防止水錘、汽化效應(yīng)是有好處的。
3.對(duì)于用電動(dòng)(氣動(dòng))調(diào)節(jié)閥來控制水位的系統(tǒng)，仍然是屬于變閥門調(diào)節(jié)方法。對(duì)這樣
的系統(tǒng)可采用變頻調(diào)速來控制供水母管的壓力，也是可以節(jié)能的。
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