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摘要：随着生活水平的不断提升，人们对水资源的需求越来越大。水泵是输送液体或使液体增压的机械，在日常生产中具有重要作用，已被广泛应用于各个领域，做好水泵的节能工作，对国民经济的发展具有重要意义，变频调速是公认的最理想的水泵节能方式。通过对施耐德变频器的工作原理阐述，以及对变频器在高频焊管厂乳化液冷却水泵节能改造的应用，阐明其在提高设备可靠性和节能方面的优越性，具有极大的推广应用价值。
关键词：变频调速；变频器；节能水泵；设备自动化
引言
变频技术是现代科技产物，在各行业都有所应用，可以充分提高资源利用效率，发挥出科技优势，这也符合我国低碳经济发展方向，实现绿色环保发展。在低碳经济导向下，水厂企业也应当完善技术，促进可持续发展。市场中现有的泵类配套电动机能源消耗占全国总能源的1/5左右，受技术和设备条件限制，在实际使用中效率较低，造成了大量的资源浪费。相关人员要积极引进变频节能技术，分析和探讨应用对策。
1水泵变频器改造的背景及变频调速原理
1.1变频调速的工作原理
众所周知，电机的转速和电源的频率是线性关系，变频器就是通过电力半导体器件的通断，将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，异步电动机有变极调速、变转差率调速和变频调速等多种方法，其中变频调速就是通过改变电动机定子供电频率来改变同步频率，实现电机调速的。在调速的过程中，从高速到低速可以保持有限的转差率，因而具有效率高、精度高和范围宽的性能，节能效果可以达到20%～30%。
1.2水泵的工作原理
水泵工作的目的就是增加压力，把原动的机械能转换成液体能量，因此简单地说，水泵的工作原理就是将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加。
2我国水泵系统现状
在科技发展趋势下，各行业融入了很多科技技术，电力行业发展较快，但是工业化技术在生产运用中仍然造成大量消耗。过去的时间里，我国数据显示，风机、水泵、空气压缩机等泵类产品一共有四千万台左右，装机容量更是高达一亿千瓦以上，虽然有这么多的设备，这么高的容量，但是实际系统运行效率却达不到预计效果，这主要是因为不必要的电能消耗占据总电能消耗高达40%。这是我国行业内的普遍现象，每年企业光耗电费用就是一笔很大支出，增加了企业成本，降低了工作效率，也给环境造成了很大影响。
现阶段实际使用中的水泵调节方式大多采用的是普通的阀门调节，仅有少部分是采用的变频调速调节。相比较而言，通过阀门调节将本来可以节省下来的电能损耗给浪费掉了，而变频调速调节却可以很好地避免浪费。现阶段最重要的是做好变频节能技术研究和应用，促进经济健康平稳发展。
3水泵变频节能技术的应用价值
3.1提升经济效益和社会效益
某水厂提升泵房内两台90kW水泵，根据工艺要求，处理量需要在0.7倍～1倍变动。采用了变频系统改造后，为了了解设备的性能，技术人员对变频机组进行多次测量，结果显示，设备性能有很大提升，单用电损耗降低了很多，按年计算可节约30万kWh～40万kWh电量，如果每度电按0.60元计算，那么每年就可以节约18万元～24万元，从而大幅度降低了经济成本，提升工作效率和经济效益。另外，企业在投入使用变频设备后，很多资源利用效率都大幅度提高，沉淀物数量减少，种类减少，避免了杂质上浮现象发生，降低了后期工作处理难度，减少了环境污染，提升了企业的社会效益。
3.2实时调节供水量
变频控制是一种现代化科技手段，提高了系统的自动化程度，减少了传统的人为操作系统，降低了工人的工作强度。相比较传统开环变频控制系统，更先进的闭环控制系统可以针对运行中的水泵做到实时监控和调整，能够随时掌握构筑物的运行情况，一旦出现问题就能做好应对措施。
在满足系统的压力前提下，结合泵房在线流量计瞬时流量值，及时调节变频器的输出频率，从而调节水泵的转速，实现对供水量实时调节。将通过人为调节水泵的出水阀门的开度调节供水量的方式更改为通过调节水泵的转速调节供水量的方式，减少了人工操作，降低了工作强度，提高了控制的精确度和可靠性。另外，通过水泵的转速变化由此改变了轴功率，做到了节能运行、降低能耗。
3.3变频调速节能控制下水泵电机系统的设计改造
在以PLC自动控制技术为基础进行水泵电机系统的变频调速节能控制改造时，可通过如下方式进行控制系统的连接设计：将PLC自动控制装置与PID调节器相连，再将PID调节器另一端与变频设备相接，并在变频设备处装设传感器部件。在此连接结构下，传感器可对供水管线处的压力值进行动态监测，并将相关数据传输至PLC自动控制中心，据此通过PID调节器完成变频设备的实时调整。这样一来，作用于水泵电机系统的变频调速节能控制系统便会形成“水量监测—变频控制—控制后水量监测—再次控制”的流程循环，使水泵电机时时处在最适宜的运行状态。
以两大一小三台水泵的设计改造为例：该水泵电机系统需要一套自动控制系统及两个压力传感器进行优化改造。变频设备主要控制2号与3号两台大型水泵，而1号小型水泵则长期处于工频运行状态。在通常情况下，3号水泵始终处于阀门闭合的状态，仅需1号、2号水泵即可满足日常的生产需求。若压力传感器感应到需求侧的用水量较小，则会在PLC自动控制中心的指令反馈下触发变频设备，使2号水泵进入变频状态，并随实际需求进行工况调整；若压力传感器感应到需求侧的用水量升高，PLC自动控制中心则会调动变频设备对3号水泵进行变频控制。此时，1号、2号水泵同处于工频运行状态，3号水泵随实际情况进行工况调整。其后，若仍无法满足当前的生产用水需求，自动控制系统将会自动退出水泵电机系统的运行活动，使1号、2号、3号水泵同处于最大化的贡品运行状态，以确保供水输出的最大化。
4注意事项
4.1调速要控制在合理范围内
水泵在实际工作中最重要的就是减速的问题。通过减速，将由阀门进行调节时，避免管网、阀门内产生的阻力损失，从而起到节能的作用。当采用变频调速时，原来工作状态设计的泵与电机运行参数就会发生很大变化，受到多种因素影响，比如与调速泵并列运行的定速泵、管路特性曲线、电机性能特性等，调速要控制在一定范围内。由于减速后水泵效率及电机效率等都呈下降趋势，如果减速幅度太大，则达到的节能效果可能并不理想。此时可采取关停部分水泵，再采用变频调速控制工作中的水泵运行。一般情况下，变调不应当低于50%的额定转速，尽量控制在70%～100%。
4.2保证系统要求的固定静压
行业中静压是指不随着流量和转速的变化而变化的固定压力，比如最熟悉的就是向一定高度输送的液体。在实际工作中使用调速装置时，出口的压力就会随着转速成二次方的关系发生变化，这很可能就不能够满足工艺要求，给实际作业带来难度，因此，当静压变动不大，相对处于稳定状态的时候，调整转速的方案要按照负荷的曲线开展工作，保持系统中具备所需要的固定的静压，在实际操作中可以有针对性地选择最合适的方案。
结语
随着国家对节能减排的关注，部分企业开始转变思路，认为对风机及水泵这类负载的电机驱动使用变频器，在降低能耗方面是一个比较有效、可行的方法，可提高设备的自动化程度和设备的运行寿命，具有非常显著的经济效益。
随着变频调速技术的逐渐发展和成熟，变频器在节能方面的良好表现，其巨大经济价值及推广价值必将在实际生产中得到进一步体现。高频焊管厂节能项目鉴于此次改造的良好效果，计划加大变频调速的推广力度，将现在使用的水泵性负载逐步改用变频器驱动，不断提高设备的运行可靠性，降低能源消耗。
参考文献：
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