VFD泵也被称为水泵变频控制器。近年来,变频水泵广泛应用于恒压供水系统,消防设备,高层建筑给水系统,水处理设备,环境工程等领域。
一、.传统供水系统的缺点
传统的供水系统由水泵,水塔或高位水箱等设备组成。
1. 与变频水泵供水系统相比,传统方法投资成本高,占地面积大,建成周期长等
2. 传统的供水系统,很大的泵轴功率和能量损失。
二、.使用水泵变频驱动器的好处
1. 系统占地面积小,投资少,工作效率高
2. 具有配置灵活性高,系统稳定的特点
3. 软启动和软停止,可以消除水锤效应。因此,平均电机轴的扭矩和磨损会减少很多。不仅降低了维护成本,而且大大提高了泵和整个供水系统的使用寿命。
4. 通讯控制:变频水泵系统可以帮助您实现无人值守的控制,节省人力。
5.使用富凌BD331,BD600等变频水泵驱动器,您可以快速创建一个高效而经济的恒压供水系统,具有明显的节能效果。
三.变频水泵的节电原理
恒压供水系统主要组成是变频器、压力传感器(或远传压力表)和循环水泵,而风机水泵类机械性能曲线如图1,其流量与转速成正比,转速-力矩特性为二次方递减力矩,所需要的轴功率与转速的三次方成正比。即:
◆ q∝n, h∝n2 , p∝n3
◆ q:流量, h:扬程, p:轴功率, n:转速
◆数学关系式为:p=0.163·q·h/ηp(kW)
其中:p:轴功率,q:流量,h:扬程,ηp: 泵效率
传统的方法是电机转速恒定不变,使用阀门的开启度(增大或减小管阻)实现流量控制(俗称憋泵),其扬程-流量特性见图2,例如需要额定流量的 100%、80%、40%流量时,使用阀门调节的方法其工作点对应图中A、B、C点。这样造成供水管网压力不稳,工作效率低、启动电流大、工作噪声大、电能耗量大等特点。
采用变频调速控制时,设定供水压力,根据用水量的大小,变频器改变输出频率,使电机的运转速度保证供水量,从而使供水系统工作压力维持动态平衡,见图2,其工作点对应A、D、E。而对应的阀门控制和速度控制对应的数学关系如下:
◆ Pm=q·h/(η/η0) 工作点的轴功率
◆ PIN(V)=Pm/ηm 阀门控制时消耗的电功率
◆ PIN(I)=Pm/(η1m·ηINV ) 速度控制时消耗的电功率
◆ P0=0.163·Q0·H0/η0 额定工作点的轴功率
这里:ηINV:变频器效率,η1m:变频器拖动对应工作点电机效率,ηm:工频拖动对应工作点电机效率
例如:电机功率P=15KW,效率η0=0.9,电压U=380V,电流I=29.4A,转速N=1440rpm,极数 pole=4;Y132S2-2型水泵,流量Q=107m3/h=1.87m3/min,扬程H=32m,泵效率ηpump=0.65,泵性能曲线如图 1,泵的扬程-流量特性曲线如图2,可计算得表1泵的不同工作点与轴功率及表2泵不同工作点消耗电能比较:
表1 泵不同工作点与轴功率:
工作点 | 水泵额定值 | 阀门控制 | 变频器控制 | ||
80% | 40% | 80% | 40% | ||
流量Q | 1.87 | 1.43m3/min | 0.71m3/min | 1.43m3/min | 0.71m3/min |
转速n | 1440rpm | 1440rpm | 1440rpm | 1252rpm | 936rpm |
扬程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 |
轴功率P | 14.3 | 12.4 | 9.68 | 8.72 | 3.00 |
表2 泵不同工作点消耗电能比较:
控制方式 | 阀门控制 | 变频器控制 | ||
流量 | 1.43m3/min | 0.71m3/min | 1.43m3/min | 0.71m3/min |
消耗电功率 | 13.8 | 11.1 | 10.0 | 4.00 |
电机效率 | 0.9 | 0.88 | 0.87 | 0.75 |
变频器效率 | 0.95 | 0.92 |
由表1和表2可知,水泵电机消耗的电功率与频率的三次方成正比,在保证压力恒定的情况下, 降低电机的工作频率, 可有明显的节能效果:
(1)流量为额定流量的80%时,变频控制比阀门控制节能为:13.8/14.3-10.0/14.3=26.6%
(2)流量为额定流量的40%时,变频控制比阀门控制节能为:11.1/14.3-4.00/14.3=49.6%
据统计一年中水泵电机负载率在50%以下的时间占总运行时间的50%以上,因此变频控制系统节能效果相当明显。
四. 变频泵的常见应用场合
1. 高层建筑供水系统,小区供水,洒店、水厂、农业灌溉、公园喷泉等
BD331在一拖一恒压供水上的应用
要实现恒压供水,BD331变频器的 PID功能来实现,客户根据需要设置压力值(压力百分比),选择反馈信号源,当要使用睡眠功能时,需设置睡眠相关参数,电阻式电压型压力传感器接线如下:
电阻式电压型压力传感器,睡眠功能推介参数如下:
BD330系列供水参数应用宏F3.01=1236
功能码 | 参数说明 | 推介值 | 备注 |
F0.01 | 运行指令通道 | 1 | 端子控制 |
F0.03 | 频率指令选择 | 5 | PID控制 |
F0.04 | 最大输出频率 | 50.00 | |
F0.05 | 运行频率上限 | 50.00 | |
F4.19 | 键盘预置PID目标值 | 40 | 客户需求调整 |
F7.21 | 睡眠频率 | 30 | 客户需求调整 |
F7.22 | 睡眠延时 | 10 | 客户需求调整 |
F7.23 | 苏醒压力 | 30 | 客户需求调整 |
F7.24 | 苏醒延时 | 2 | 客户需求调整 |
详细资料看BD330系列说明书(版本:2015.V1.1)第118-120页码