水位(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(wèn)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(lái)看:
一.從控制的質(zhì)量要求
雙位控制的過(guò)渡過(guò)程是斷續(xù)控制作用下的等幅振蕩過(guò)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(shuō)變頻調(diào)速供水系統(tǒng)能夠通過(guò)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(mén)開(kāi)度有關(guān)。
通常對(duì)水泵的流量調(diào)節(jié)有閥門(mén)調(diào)節(jié)和調(diào)速調(diào)節(jié)兩種方式，我們來(lái)看看其是怎樣運(yùn)行的。
1.變閥門(mén)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(lái)開(kāi)大或關(guān)小水泵出口閥門(mén)來(lái)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(guò)改變水路中的管阻大小來(lái)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(mén)控制的形式，只不過(guò)固定閥門(mén)開(kāi)度后，而不常去調(diào)節(jié)閥">調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)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(guò)改變水泵的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)流量，而水泵出口閥門(mén)是全開(kāi)的。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)是通過(guò)改變水泵的供水能力來(lái)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(mén)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(mén)調(diào)節(jié)方式小得多，`因?yàn)榇藭r(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(chē)”的情況，這些問(wèn)題對(duì)節(jié)能效果都是有影響的。再者閥門(mén)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(mén)調(diào)節(jié)的電耗估算:
按網(wǎng)友說(shuō)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(mén)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(mén)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(lái)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(lái)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(mén)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(wú)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(lái)比較
變閥門(mén)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(guò)快，會(huì)產(chǎn)生“水錘效應(yīng)”;而在停機(jī)時(shí)由于停機(jī)過(guò)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(chē)，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。
