作者在這篇水泵加變頻器論文中水泵采用變頻調速控制后，節電效果明顯，變頻起動和平穩調速，減少了對電網電壓的沖擊，不調節閥門也可消除節流產生的噪音與破壞，而且轉速下降且變化幅度不大，使水泵的運行狀況顯著改善，降低了維修費用，延長了使用壽命，另外，控制時加減速可根據即時排污量(超聲波液位計傳導信號)進行調節，提高了靈活性與可靠性，保證泵站安全穩定高效運行。

　　《甘肅水利水電技術》(月刊)創刊于1956年，是 經國家科委批準，出版管理部門登記注冊，甘肅省水利廳主辦，公開出版發行的水利水電綜合性科技期刊。旨在宣傳黨和國家的水利水電方針、政策，傳播國內外先 進水利水電技術，介紹水利水電建設成就，促進水利水電事業的全面健康持續發展。刊物形式多樣，內容豐富，具有較高的學術性、實用性和較強的可讀性。

　　摘要：污水管網中水量不均及雜質較多，導致水泵實際運行狀況與理想運轉特性有出入。為解決上述問題，實現泵站無人值守自動控制要求，同時達到提高效率、節能降耗、減少維修量、降低人工及勞動強度等目的，文章就變頻調速技術的原理、性能以及在排污泵站(濟南市八里橋泵站)中的實際應用進行研究。

　　關鍵詞：變頻調速;排污泵站;排污泵;變頻器

　　1　變頻器及其調速原理

　　變頻器是對交流電機實現變頻調速的裝置，生產中較多采用交直交變頻器，這類變頻器是先把電網的工頻交流電通過整流器變成直流電，經過中間濾波環節后，再把直流電逆變成頻率及電壓均可調控的交流電。

　　在對異步電動機進行調速時，總希望保持氣隙磁通Φm為額定值不變，因為若磁通太小，電機鐵心未被充分利用;若磁通太大，可能使磁路飽和，造成激勵電流過大，鐵損急劇增加，嚴重時損壞電機。根據三相異步電動機基本原理可知，氣隙磁通在定子每相中感應電動勢有效值為：E=4.44fNΦm，只要控制 E、f就可控制磁通Φm。

　　異步電動機調速控制特性說明：電機是按50Hz設計制造的，其額定轉矩也是在這個電壓范圍內給出，因此額定頻率以下的調速為恒轉矩調速(T=Te，P≤Pe)。變頻器輸出頻率大于50Hz時，電機產生的轉矩要以與頻率成反比的線性關系下降，此時電機負載的大小必須要給予充分考慮，以防止電機輸出轉矩不足。因此在額定頻率以上的調速為恒功率調速。(P=Ue×Ie)

　　2　目前排污泵站中水泵使用存在的問題

　　(1)在排污泵站中安裝了格柵除污機、集水池、水泵、出口蝶閥等設備設施，日常生產中需根據污水處理廠計劃處理的排污量及實際負載可排量，利用水泵來調節即時排污量。在未設置變頻控制系統的泵站中，傳統方法采用出口閥門進行調節。閥門雖是電動操作，但頻繁操作易發生故障，當閥門突然關閉，水流對閥門及管壁會產生壓力，由于管壁光滑，后續水流在慣性的作用下，迅速達到最大，并產生破壞作用，這就是水錘效應，它不僅產生噪聲，更嚴重的是導致物理性破壞，在壓強過低時會引起管子癟塌，在壓強過高的瞬間可能造成管子破裂，另外，水錘效應還可能損壞水泵葉輪及緊固法蘭等，不利于設備穩定運行。

　　(2)一般來說，水泵配備的電動機總裝機容量大，而水泵在實際工作中由于不可預測的因素影響，偏離最優工況區，造成效率下降，加之其他傳動損失、機械損失等，不可避免地出現“大馬拉小車”現象，使水泵經常低效率運行。

　　3　水泵的變頻調速控制

　　(1)利用變頻裝置對水泵進行轉速控制，以水泵的Q(流量)-H(揚程)特性曲線來說明，如圖1所示：

　　圖1中，線1表示轉速n0時的Q-H特性;線2表示管網水阻特性(蝶閥全開);線3表示管網水阻特性(調蝶閥開度);線4表示n1轉速時的Q-H特性。

　　當水泵工況點為M時轉速為n0，假定此時Q0為90%，此時軸功率與圖1中MHMOQ0的面積成正比;當流量Q0根據液位需下降到45%時，采用蝶閥減少流量(保持轉速不變)則工況點為N，此時軸功率與圖1中NHNOQ1的面積成正比，此時流量減少，但揚程增高，從兩個面積來看相差不大，即流量減少一半，軸功率并未減少太多。如果調節轉速使流量降到Q1滿足揚程HP，此時工況點為P，對應軸功率面積為PHPOQ1，從圖1中可以看出M的功率面積是 P的4倍，也就是說流量Q0降到Q1，如用調節蝶閥的方法，軸功率減少不多，如用變頻調速的方法，軸功率減少了3/4。

　　根據水泵有效總功率可得：N=ρgQH=QH/102kW

　　水泵的轉矩與轉速平方成正比，其流量Q、揚程H及軸功率N與轉速n遵循比例定律：流量與轉速成正比關系;揚程與轉速的二次方成正比關系;軸功率與轉速的三次方成正比關系。

　　分析看出，用調速調節流量節電效果最明顯。計算表明n降到90%，Q降到90%，N降到73%;n降到45%，Q降到45%，N降到9%。

　　(2)變頻調速排水系統。

　　圖2是排水系統圖，考慮到泵站的生產工藝及水泵特性，系統中采用的變頻調速技術宜在開環方式下控制。

　　4　以濟南市八里橋泵站為例研究節能效果

　　圖2為較完善的排水系統圖，實際中根據生產工藝、周圍環境及控制水平等略有差異，下面以濟南市八里橋泵站為例說明：泵站配置110kW立式污水泵 4臺，均采用自耦降壓啟動，由于日均排污量大，特別在汛期，需來回調節閥門以控制流量，像110kW大功率設備在啟閉時，電力上對電網、設備上對閥門的沖擊較大，易導致設備設施損壞，自2011年6月更換1臺110kW立式污水泵及配套變頻控制柜，產品型號為WLA2200-11-110。

　　在相同外部情況下采集數據做階段性節能分析，主要分析泵在普通運行和在變頻控制下的耗電情況，如表1和表2所示。

　　分析結果：在使用普通泵與變頻控制泵各連續16日之后，計算兩者差額為5334kWh，按每度電0.8元計算，16天內節電4267.2元，一個月可節電8534.4元，一年可節電102412.8元，經濟效益相當可觀。