水位調(diào)控的方法

?水位、水泵的控制方式與節(jié)能的關(guān)系（回復(fù)網(wǎng)友）［color二#00CED1］本變頻器論壇上有個“水泵電機變頻調(diào)速節(jié)能問題"的帖子，大致意思是:一個水泵液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)，從節(jié)能和使用方面考慮，水泵的液位控制，是連續(xù)運行好呢？還是啟停運行好？［/color］水位冰壓）控制的目的是為了保持水泵供水流量的穩(wěn)定，實質(zhì)是個保持物料的平衡問題。不管采用什么調(diào)節(jié)、控制手段，最終結(jié)果反映的仍然是水泵的耗電。 dlr回帖中所說的連續(xù)調(diào)節(jié)和斷續(xù)調(diào)節(jié)是針對被控量的作用而言的，為便于區(qū)分，特把連續(xù)調(diào)節(jié)和斷續(xù)調(diào)節(jié)分別更正為連續(xù)控制和斷續(xù)控制。因此樓主所說的啟?？刂疲瑧?yīng)該是屬于有中間區(qū)的雙位控制系統(tǒng)，雖然是用水泵的啟、停來控制水位，盡管其啟停頻繁，但在控制中肯定還是有個水位的上、下限的。為什么連續(xù)控制比斷續(xù)控制效果好，可從以下幾方面來看：—?從控制的質(zhì)量要求雙位控制的過渡過程是斷續(xù)控制作用下的等幅振蕩過程。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，那么水泵的啟、停越頻繁，對電網(wǎng)和機械的沖擊越大；這樣的控制系統(tǒng)水泵是斷續(xù)運轉(zhuǎn)的，對水位也是斷續(xù)控制的。如果采用連續(xù)控制，那么被控量水位是可以連續(xù)地被控制，由于反響控制是按水位的偏差進展控制，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。也就是說變頻調(diào)速供水系統(tǒng)能夠通過PI控制功能，自動地保持供水與用水之間的平衡。其控制精度高，水位波動小。這樣的控制系統(tǒng)水泵是連續(xù)運轉(zhuǎn)的，對水位也是連續(xù)控制的。二.從水泵的節(jié)能效果看用得最普遍的是離心式水泵，離心式水泵屬于平方律負載。水泵最主要的參數(shù)是流量和揚程，供水功率與流量和揚程的乘積成正比。我們先了解下?lián)P程特性和管阻特性。揚程特性反響了用水流量的大小對揚程的影響，即用水量越大，那么供水系統(tǒng)的揚程將越小；水泵的轉(zhuǎn)速下降,其供水能力也會下降，揚程特性將下移。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程；管阻特性與管道粗細、長短，閥門開度有關(guān)。通常對水泵的流量調(diào)節(jié)有閥門調(diào)節(jié)和調(diào)速調(diào)節(jié)兩種方式，我們來看看其是怎樣運行的。1?變閥門調(diào)節(jié)：啟動水泵后，觀察水泵出口的壓力，根據(jù)壓力表指示來開大或關(guān)小水泵出口閥門來調(diào)節(jié)流量，而水泵的轉(zhuǎn)速那么是保持不變的（即大多為電機的額定轉(zhuǎn)速）。其實質(zhì)就是水泵本身的供水能力不變，而是通過改變水路中的管阻大小來改變流量，以滿足用水量，這時管阻特性會變化，但揚程特性是不變的。啟、?？刂凭褪菍儆陂y門控制的形式，只不過固定閥門開度后，而不常去調(diào)節(jié)閥門開度而已。 2?變速度調(diào)節(jié)：用變頻器對水泵進展調(diào)速，那么是通過改變水泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量，而水泵出口閥門是全開的。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)是通過改變水泵的供水能力來適應(yīng)生產(chǎn)對流量的需求，當水泵的轉(zhuǎn)速改變時，揚程特性將會改變，而管阻特性是不變的。比擬以上兩種方式，在所需流量小于額定流量的情況下，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時的揚程將減小，而閥門調(diào)節(jié)時的揚程將增大。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)所需要的供水功率比閥門調(diào)節(jié)方式小得多，'因為此時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。即電動機的負載功率為：I□此主題相關(guān)圖片如下，點擊圖片看大圖：p啟耳屆jiF式?jīng)_嗚…空載功率，叫…比例常數(shù)，11L…負載的轉(zhuǎn)速D這就是變頻調(diào)速供水有節(jié)能效果的原因。但這只是個理想公式，其并不能代表變頻調(diào)速的節(jié)能

效果有如此之好，原因是異步電動機在輕載時的效率與功率因數(shù)都較低。再者供水系統(tǒng)是由多個環(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，仍會出現(xiàn)“大馬拉小車"的情況，這些問題對節(jié)能效果都是有影響的。再者閥門調(diào)節(jié)和變頻調(diào)節(jié)時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展比擬而已。三?常規(guī)計算法的節(jié)電比照dlr設(shè):水泵的軸功率 P1=10KW1?變閥門調(diào)節(jié)的帶水泵電機的效率口1二0.95變頻器的效率 1?變閥門調(diào)節(jié)的電耗估算：按網(wǎng)友說水泵的起、停5-10分鐘一個周期，我們假設(shè)水泵一天累計運行8小時，那么一年的運行時間為2920小時。變閥門調(diào)節(jié)時，軸功率不變，那么電機消耗的功率為:P=P1/n1=10/0.95=10.526KW那么變閥門調(diào)節(jié)一年的運行電耗為：2920x10.526=30735.92KW2?變速調(diào)節(jié)的電耗估算：使用變頻調(diào)速，由于是連續(xù)運行，所以其工作時間為8760小時，由于系連續(xù)供水，其供水流量只需要原來的1/3就可滿足使用要求，故水泵轉(zhuǎn)速在33%以下的時間居多，考慮到各因素影響，計算時采用供水流量為35%。在起泵初期及運行中突遇大量用水，水泵全速供水仍會占一定比例，我們這樣來估算，100%流量供水占總運行時間的20%,35%流量供水占總運行時間的80%。那么可以這樣估算：凸此主題相關(guān)圖片如下，點擊圖片看大圖：

嚴—PrSimP100—10嚴—PrSimP100—10X130.95x0.98=1QJ4KW:;31^35—.: /；7\_:lOxO.3530.95x0.98=^AGKW*tgkonq..cmri那么變速調(diào)節(jié)一年的運行電耗為：8760x1x(10.741x0.2+0.460x0.8)=22041.9KW因此10KW的電機，變速調(diào)節(jié)方式比變閥門調(diào)節(jié)方式可節(jié)約的年運行電耗為：30735.92-22041.9=8694KW有文獻介紹，在節(jié)能計算比擬時，建議采用曲線擬合的計算方法，這樣比常規(guī)計算法，更能得到符合實際的結(jié)果。水泵大多在20Hz狀態(tài)下運行能供出水嗎?答案是肯定可以的。因為dlr在實施10T/h鍋爐工程中，為了平安曾將給水泵變頻器的下限頻率設(shè)為10Hz，但在用汽負荷很小時，水位投自控時，當調(diào)節(jié)器已無輸出，但水泵由于有10Hz的頻率，仍在慢慢轉(zhuǎn)動向鍋爐供水，嚴重時可使水位到達100%以上。四?從機械性能來比扌以變閥門調(diào)節(jié)，電機的起動是全壓起動，這樣對電網(wǎng)的影響就大。起動時水泵由于加速過快，會產(chǎn)生“水錘效應(yīng)"；而在停機時由于停機過快會產(chǎn)生“空化現(xiàn)象"。這樣將造成供水系統(tǒng)及管路振動大、噪音也大，由于水泵是全速運轉(zhuǎn)，故機械磨損也大。而采用變速調(diào)節(jié)時，那么可對水泵進展軟起動和軟停車，可做到起動平穩(wěn)，起動電流可控制在電機的額定電流以內(nèi)，減少了起動時對電網(wǎng)的沖擊，同時調(diào)節(jié)水量容易，還節(jié)約電能；停機時還可減少水錘效應(yīng)的沖擊，以減少沖擊力對管道及水泵的損害，提高了供水系統(tǒng)的平安性。由于調(diào)速運行還可以降低水泵的機械磨損及噪音，可延長設(shè)備的使用壽命，減少了維修工作量和費用。五．要從使用現(xiàn)場的具體情況出發(fā)水位控制的目的是為了保持供水流量的穩(wěn)定，所以用什么樣的控制系統(tǒng)，采用什么形式的流量調(diào)節(jié)手段，應(yīng)該說與使用現(xiàn)場的工況有很大的關(guān)系，與被控對象的特性有很大的關(guān)系，我們在這兒泛泛的談?wù){(diào)節(jié)問題、控制問題、節(jié)能問題，只是談一些根本的原理及方法，但其與實際應(yīng)用是有很大差異的。針對水泵液位控制系統(tǒng)，什么場合要用變頻器（或電動、氣動調(diào)節(jié)閥）來進展連續(xù)控制?什么場合要采用對水泵的啟、停控制?都應(yīng)該按生產(chǎn)的需求來選擇控制方案。常見的大致有:1．如果水泵一直是處于滿負荷運行的，來談節(jié)能是不可能的，只有當用水的實際流量小于額定流量（100%）時，變頻器才有用處，這時轉(zhuǎn)速的變化（下降）才會有節(jié)能效益。對于這樣的工況唯一能做的就是選用軟起動器來控制電機的啟動電流及減少沖擊。2．一般供水系統(tǒng)都具有緩沖裝置（如水箱、水槽等）來穩(wěn)定用水流量的波動，因此就有對水位的檢測問題，這才有了水位的控制需求。對于容積較大的設(shè)備，液位就相對較穩(wěn)定，如:一個水塔抽一次水就可以供給用水數(shù)小時，一天才需要抽幾次水，這樣的系統(tǒng)采用斷續(xù)控制就可到達目的了，只需用液位傳感控制器，來控制水泵的啟、停。為了減少啟動電流及克制水錘效應(yīng)，選臺軟啟動器更好；變頻器在這兒發(fā)揮不了作用。對于1、2兩種情況由于水泵是全壓、全速的運轉(zhuǎn)，水泵的機械磨損及噪音就大。3．對需要連續(xù)供水的場合，如鍋爐汽包水位，自來水或小區(qū)供水等場合。這樣的系統(tǒng)水泵幾乎是一直運行的，為保持水位的穩(wěn)定，應(yīng)選擇連續(xù)供水的水位（水壓）的PID控制系統(tǒng)。從節(jié)能出發(fā)，最好的方法就是采用變頻調(diào)速了。 所以說選擇什么控制方式，并沒有一個固定的模式，只要根據(jù)現(xiàn)場的具體情況，進展分析比擬就可以選擇出最符合實際的控制方案來實施。六．結(jié)論通過以上討論，dlr認為：1．如果水泵運行時間長，那么選擇連續(xù)運行控制的變頻調(diào)速是可以節(jié)省電能的。甚至可降低維修費用。象樓主的水泵起、停5－10分鐘一個周期，這樣的系統(tǒng)應(yīng)該說起、停還是算比擬頻繁的了，因此選擇變頻器來進展連