VFD泵也被稱為水泵變頻控制器。近年來(lái),變頻水泵廣泛應(yīng)用于恒壓供水系統(tǒng),消防設(shè)備,高層建筑給水系統(tǒng),水處理設(shè)備,環(huán)境工程等領(lǐng)域。
一、.傳統(tǒng)供水系統(tǒng)的缺點(diǎn)
傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)由水泵,水塔或高位水箱等設(shè)備組成。
1. 與變頻水泵供水系統(tǒng)相比,傳統(tǒng)方法投資成本高,占地面積大,建成周期長(zhǎng)等
2. 傳統(tǒng)的供水系統(tǒng),很大的泵軸功率和能量損失。
二、.使用水泵變頻驅(qū)動(dòng)器的好處
1. 系統(tǒng)占地面積小,投資少,工作效率高
2. 具有配置靈活性高,系統(tǒng)穩(wěn)定的特點(diǎn)
3. 軟啟動(dòng)和軟停止,可以消除水錘效應(yīng)。因此,平均電機(jī)軸的扭矩和磨損會(huì)減少很多。不僅降低了維護(hù)成本,而且大大提高了泵和整個(gè)供水系統(tǒng)的使用壽命。
4. 通訊控制:變頻水泵系統(tǒng)可以幫助您實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的控制,節(jié)省人力。
5.使用富凌BD331,BD600等變頻水泵驅(qū)動(dòng)器,您可以快速創(chuàng)建一個(gè)高效而經(jīng)濟(jì)的恒壓供水系統(tǒng),具有明顯的節(jié)能效果。
三.變頻水泵的節(jié)電原理
恒壓供水系統(tǒng)主要組成是變頻器、壓力傳感器(或遠(yuǎn)傳壓力表)和循環(huán)水泵,而風(fēng)機(jī)水泵類機(jī)械性能曲線如圖1,其流量與轉(zhuǎn)速成正比,轉(zhuǎn)速-力矩特性為二次方遞減力矩,所需要的軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。即:
◆ q∝n, h∝n2 , p∝n3
◆ q:流量, h:揚(yáng)程, p:軸功率, n:轉(zhuǎn)速
◆數(shù)學(xué)關(guān)系式為:p=0.163·q·h/ηp(kW)
其中:p:軸功率,q:流量,h:揚(yáng)程,ηp: 泵效率
傳統(tǒng)的方法是電機(jī)轉(zhuǎn)速恒定不變,使用閥門(mén)的開(kāi)啟度(增大或減小管阻)實(shí)現(xiàn)流量控制(俗稱憋泵),其揚(yáng)程-流量特性見(jiàn)圖2,例如需要額定流量的 100%、80%、40%流量時(shí),使用閥門(mén)調(diào)節(jié)的方法其工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)圖中A、B、C點(diǎn)。這樣造成供水管網(wǎng)壓力不穩(wěn),工作效率低、啟動(dòng)電流大、工作噪聲大、電能耗量大等特點(diǎn)。
采用變頻調(diào)速控制時(shí),設(shè)定供水壓力,根據(jù)用水量的大小,變頻器改變輸出頻率,使電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度保證供水量,從而使供水系統(tǒng)工作壓力維持動(dòng)態(tài)平衡,見(jiàn)圖2,其工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)A、D、E。而對(duì)應(yīng)的閥門(mén)控制和速度控制對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)關(guān)系如下:
◆ Pm=q·h/(η/η0) 工作點(diǎn)的軸功率
◆ PIN(V)=Pm/ηm 閥門(mén)控制時(shí)消耗的電功率
◆ PIN(I)=Pm/(η1m·ηINV ) 速度控制時(shí)消耗的電功率
◆ P0=0.163·Q0·H0/η0 額定工作點(diǎn)的軸功率
這里:ηINV:變頻器效率,η1m:變頻器拖動(dòng)對(duì)應(yīng)工作點(diǎn)電機(jī)效率,ηm:工頻拖動(dòng)對(duì)應(yīng)工作點(diǎn)電機(jī)效率
例如:電機(jī)功率P=15KW,效率η0=0.9,電壓U=380V,電流I=29.4A,轉(zhuǎn)速N=1440rpm,極數(shù) pole=4;Y132S2-2型水泵,流量Q=107m3/h=1.87m3/min,揚(yáng)程H=32m,泵效率ηpump=0.65,泵性能曲線如圖 1,泵的揚(yáng)程-流量特性曲線如圖2,可計(jì)算得表1泵的不同工作點(diǎn)與軸功率及表2泵不同工作點(diǎn)消耗電能比較:
表1 泵不同工作點(diǎn)與軸功率:
工作點(diǎn) | 水泵額定值 | 閥門(mén)控制 | 變頻器控制 | ||
80% | 40% | 80% | 40% | ||
流量Q | 1.87 | 1.43m3/min | 0.71m3/min | 1.43m3/min | 0.71m3/min |
轉(zhuǎn)速n | 1440rpm | 1440rpm | 1440rpm | 1252rpm | 936rpm |
揚(yáng)程h | 32.0 | 35.5 | 40.0 | 25.0 | 16.0 |
泵效率ηpump | 0.65 | 0.66 | 0.48 | 0.66 | 0.62 |
軸功率P | 14.3 | 12.4 | 9.68 | 8.72 | 3.00 |
表2 泵不同工作點(diǎn)消耗電能比較:
控制方式 | 閥門(mén)控制 | 變頻器控制 | ||
流量 | 1.43m3/min | 0.71m3/min | 1.43m3/min | 0.71m3/min |
消耗電功率 | 13.8 | 11.1 | 10.0 | 4.00 |
電機(jī)效率 | 0.9 | 0.88 | 0.87 | 0.75 |
變頻器效率 | 0.95 | 0.92 |
由表1和表2可知,水泵電機(jī)消耗的電功率與頻率的三次方成正比,在保證壓力恒定的情況下, 降低電機(jī)的工作頻率, 可有明顯的節(jié)能效果:
(1)流量為額定流量的80%時(shí),變頻控制比閥門(mén)控制節(jié)能為:13.8/14.3-10.0/14.3=26.6%
(2)流量為額定流量的40%時(shí),變頻控制比閥門(mén)控制節(jié)能為:11.1/14.3-4.00/14.3=49.6%
據(jù)統(tǒng)計(jì)一年中水泵電機(jī)負(fù)載率在50%以下的時(shí)間占總運(yùn)行時(shí)間的50%以上,因此變頻控制系統(tǒng)節(jié)能效果相當(dāng)明顯。
四. 變頻泵的常見(jiàn)應(yīng)用場(chǎng)合
1. 高層建筑供水系統(tǒng),小區(qū)供水,灑店、水廠、農(nóng)業(yè)灌溉、公園噴泉等
BD331在一拖一恒壓供水上的應(yīng)用
要實(shí)現(xiàn)恒壓供水,BD331變頻器的 PID功能來(lái)實(shí)現(xiàn),客戶根據(jù)需要設(shè)置壓力值(壓力百分比),選擇反饋信號(hào)源,當(dāng)要使用睡眠功能時(shí),需設(shè)置睡眠相關(guān)參數(shù),電阻式電壓型壓力傳感器接線如下:
電阻式電壓型壓力傳感器,睡眠功能推介參數(shù)如下:
BD330系列供水參數(shù)應(yīng)用宏F3.01=1236
功能碼 | 參數(shù)說(shuō)明 | 推介值 | 備注 |
F0.01 | 運(yùn)行指令通道 | 1 | 端子控制 |
F0.03 | 頻率指令選擇 | 5 | PID控制 |
F0.04 | 最大輸出頻率 | 50.00 | |
F0.05 | 運(yùn)行頻率上限 | 50.00 | |
F4.19 | 鍵盤(pán)預(yù)置PID目標(biāo)值 | 40 | 客戶需求調(diào)整 |
F7.21 | 睡眠頻率 | 30 | 客戶需求調(diào)整 |
F7.22 | 睡眠延時(shí) | 10 | 客戶需求調(diào)整 |
F7.23 | 蘇醒壓力 | 30 | 客戶需求調(diào)整 |
F7.24 | 蘇醒延時(shí) | 2 | 客戶需求調(diào)整 |
詳細(xì)資料看BD330系列說(shuō)明書(shū)(版本:2015.V1.1)第118-120頁(yè)碼