VFD泵也被稱為水泵變頻控制器。近年來,變頻水泵廣泛應用于恒壓供水系統,消防設備,高層建筑給水系統,水處理設備,環境工程等領域。
一、.傳統供水系統的缺點
傳統的供水系統由水泵,水塔或高位水箱等設備組成。
1. 與變頻水泵供水系統相比,傳統方法投資成本高,占地面積大,建成周期長等
2. 傳統的供水系統,很大的泵軸功率和能量損失。
二、.使用水泵變頻驅動器的好處
1. 系統占地面積小,投資少,工作效率高
2. 具有配置靈活性高,系統穩定的特點
3. 軟啟動和軟停止,可以消除水錘效應。因此,平均電機軸的扭矩和磨損會減少很多。不僅降低了維護成本,而且大大提高了泵和整個供水系統的使用壽命。
4. 通訊控制:變頻水泵系統可以幫助您實現無人值守的控制,節省人力。
5.使用富凌BD331,BD600等變頻水泵驅動器,您可以快速創建一個高效而經濟的恒壓供水系統,具有明顯的節能效果。
三.變頻水泵的節電原理
恒壓供水系統主要組成是變頻器、壓力傳感器(或遠傳壓力表)和循環水泵,而風機水泵類機械性能曲線如圖1,其流量與轉速成正比,轉速-力矩特性為二次方遞減力矩,所需要的軸功率與轉速的三次方成正比。即:
◆ q∝n, h∝n2 , p∝n3
◆ q:流量, h:揚程, p:軸功率, n:轉速
◆數學關系式為:p=0.163·q·h/ηp(kW)
其中:p:軸功率,q:流量,h:揚程,ηp: 泵效率
傳統的方法是電機轉速恒定不變,使用閥門的開啟度(增大或減小管阻)實現流量控制(俗稱憋泵),其揚程-流量特性見圖2,例如需要額定流量的 100%、80%、40%流量時,使用閥門調節的方法其工作點對應圖中A、B、C點。這樣造成供水管網壓力不穩,工作效率低、啟動電流大、工作噪聲大、電能耗量大等特點。
采用變頻調速控制時,設定供水壓力,根據用水量的大小,變頻器改變輸出頻率,使電機的運轉速度保證供水量,從而使供水系統工作壓力維持動態平衡,見圖2,其工作點對應A、D、E。而對應的閥門控制和速度控制對應的數學關系如下:
◆ Pm=q·h/(η/η0) 工作點的軸功率
◆ PIN(V)=Pm/ηm 閥門控制時消耗的電功率
◆ PIN(I)=Pm/(η1m·ηINV ) 速度控制時消耗的電功率
◆ P0=0.163·Q0·H0/η0 額定工作點的軸功率
這里:ηINV:變頻器效率,η1m:變頻器拖動對應工作點電機效率,ηm:工頻拖動對應工作點電機效率
例如:電機功率P=15KW,效率η0=0.9,電壓U=380V,電流I=29.4A,轉速N=1440rpm,極數 pole=4;Y132S2-2型水泵,流量Q=107m3/h=1.87m3/min,揚程H=32m,泵效率ηpump=0.65,泵性能曲線如圖 1,泵的揚程-流量特性曲線如圖2,可計算得表1泵的不同工作點與軸功率及表2泵不同工作點消耗電能比較:
表1 泵不同工作點與軸功率:
工作點 | 水泵額定值 | 閥門控制 | 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 |
轉速n | 1440rpm | 1440rpm | 1440rpm | 1252rpm | 936rpm |
揚程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 泵不同工作點消耗電能比較:
控制方式 | 閥門控制 | 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, 降低電機的工作頻率, 可有明顯的節能效果:
(1)流量為額定流量的80%時,變頻控制比閥門控制節能為:13.8/14.3-10.0/14.3=26.6%
(2)流量為額定流量的40%時,變頻控制比閥門控制節能為:11.1/14.3-4.00/14.3=49.6%
據統計一年中水泵電機負載率在50%以下的時間占總運行時間的50%以上,因此變頻控制系統節能效果相當明顯。
四. 變頻泵的常見應用場合
1. 高層建筑供水系統,小區供水,灑店、水廠、農業灌溉、公園噴泉等
BD331在一拖一恒壓供水上的應用
要實現恒壓供水,BD331變頻器的 PID功能來實現,客戶根據需要設置壓力值(壓力百分比),選擇反饋信號源,當要使用睡眠功能時,需設置睡眠相關參數,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,睡眠功能推介參數如下:
BD330系列供水參數應用宏F3.01=1236
功能碼 | 參數說明 | 推介值 | 備注 |
F0.01 | 運行指令通道 | 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 | 運行頻率上限 | 50.00 | |
F4.19 | 鍵盤預置PID目標值 | 40 | 客戶需求調整 |
F7.21 | 睡眠頻率 | 30 | 客戶需求調整 |
F7.22 | 睡眠延時 | 10 | 客戶需求調整 |
F7.23 | 蘇醒壓力 | 30 | 客戶需求調整 |
F7.24 | 蘇醒延時 | 2 | 客戶需求調整 |
詳細資料看BD330系列說明書(版本:2015.V1.1)第118-120頁碼