离心泵节能设计

1、离心泵节能设计 离心泵节能设计 【摘 要】本文介绍了一种基于PLC和变频器的离心泵节能控制方法。由安装在输送管路终端的压力传感器采集数据传送给PLC，通过PLC的PID过程控制功能，来控制变频器的输出频率，再由变频器来控制电机转速，最后通过控制泵的转速，使管路终端保持一定的压力，防止过压造成的能源浪费和设备不必要的磨损，最终到达节能效果的一种闭环控制方法 【关键词】PLC；变频器；离心泵；节能 引言 离心泵是一种通用的流体输送机械，由于其具有性能适用范围广、体积小、结构简单、操作容易、流量均匀、故障少、寿命长、购置费和操作费均较低等突出优点，在各领域被广泛的应用。但离心泵在实际的生产中存在很大

2、的浪费，主要表现在以下两方面： 一是因为离心泵的选型设计时既要考虑泵在高效范围内工作，又要考虑泵能在最大流量和扬程下工作，因此选出的泵经常出现“大马拉小车现象。二是大多数的离心泵输送系统为适应生产过程的变化，要不断的进行流量的调节。最普通的是用阀门进行节流调节，这种方法的最大缺点是大量能量消耗在阀门节流上，调节的范围越大，损失越大。 以上两种情况不但造成了极大的能源浪费，还加快了泵的磨损，降低了泵使用寿命。因此离心泵的节能是非常有必要的。 1 离心泵工作原理 泵体及吸入管路内充满液体。当叶轮高速旋转时，叶轮带动叶片间的液体一道旋转，由于离心力的作用，液体从叶轮中心被甩向叶轮外缘，动能也随之增加

3、。当液体进入泵壳后，由于蜗壳形泵壳中的流道逐渐扩大，液体流速逐渐降低，一局部动能转变为静压能，于是液体以较高的压强沿排出口流出。与此同时，叶轮中心处由于液体被甩出而形成一定的真空，而液面处的压强Pa比叶轮中心处要高，因此，吸入管路的液体在压差作用下进入泵内。叶轮不停旋转，液体也连续不断的被吸入和压出。由于离心泵之所以能够输送液体，主要靠离心力的作用，故称为离心泵。 2 变频器概述 变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机转速的电力控制设备。 采用变频器来启动电动机，在低频时电机可以获得较高的启动转距，同时具有较小的启动电流。电动机直接启动时，启动电流约为额

4、定电流的57倍；采用变频装置启动电动机时，启动电流约为额定电流的11.2倍，对电网几乎没有冲击，并且可连续改变频率来升高电机的转速，使电机的启动过程缩短，因而启动损耗可以降低。 变频器调速具有以下优点： 平滑软启动，降低启动冲击电流，减少变压器占有量，确保电机平安 在机械允许的情况下可通过提高变频器的输出频率提高工作速度 无级调速，调速精度大大提高 电机正反向无需通过接触器切换 非常方便接入通讯网络控制，实现生产自动化控制 3 PLC概述 3.1 PLC的定义 PLC是一种数字运算的电子系统专为工业环境下应用而设计。它采用可编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和

5、算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程 在可编程序控制器问世以前，工业控制领域中是以继电控制器占主导地位的。这种由继电器构成的控制系统有着明显的缺点：体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度不高，尤其是对生产工艺多变的系统适应性更差，一旦生产任务和工艺发生 变化，就必须重新设计，并改变硬件结构，这造成了时间和资金的严重浪费。 PLC与继电器控制的比拟优点：1、没有复杂的接线2、容易设计，能简单地改变程序 3、维护管理容易 4、可靠性高 5、小型紧凑 3.2 PLC的PID功能介绍 在工业控制中，PID控制得到了广泛的应用，这是因为PID控制具有

6、以下优点： 不需要知道被控对象的数学模型。实际上大多数工业对象准确的数学模型是无法获得的，对于这一类系统，使用PID控制可以得到比拟满意的效果。 PID控制器具有典型的结构，程序设计简单，参数调整方便。 有较强的灵活性和适应性，根据被控对象的具体情况，可以采用各种PID控制的变种和改良的控制方式，如 PI、PD、带死区的PID、积分别离式PID、变速积分PID等。随着智能控制技术的开展，PID控制与模糊控制、神经网络控制等现代控制方法相结合，可以实现PID控制器的参数自整定，使PID控制器具有经久不衰的生命力。 4 离心泵节能控制 4.1 离心泵节能控制原理 离心泵变速调节技术是将泵的转速调到

7、由流量所确定的对应转速。在改变转速调节流量的过程中泵将保持最正确的运行效率。利用PLC的PID过程功能和变频器的调速功能，可以根据生产需要，自动调节泵的转速，来最终实现流量的调节，防止能源的浪费。 由压力变送器测量管路终端压力并转换成标准电信号， 以压力信号作为反应值， 将实际终端压力信号输入PLC。集控室通过计算机人机界面将所需的设定压力输入PLC 中。PLC 根据设定压力与实际泵后压力之间的差值通过P ID 运算出变频器所需的频率值， 将该值输出到变频器的模拟量输入口， 变频器那么根据输入信号进行内部运算后转为真实工作频率， 从而调整电机转速， 到达调整出水压力、进行闭环控制的目的。 4.

8、2 离心泵变频调速节能测算 采用变频调速需要增加变频调速器等电子设备，初投资中设备费用较高，但调速后泵的节电量远大于变频器所损耗的电量。经现场实验可知，用变频调速改变流量，较用改变阀门开度调节流量节电率达35%一45%，以节电4O%折算。仅节电一项，投入资金在一年内即可收回。 而且采用变频调速装置后，泵和电机到达了平稳启动，延长了泵和电机的检修周期和使用寿命，同时降低了电机和泵的噪声 5 结论 以上我们的分析，说明运用调速的方法调节泵的运行工况，特别是基于PLC和变频器的自动调速控制的应用，在节能方面是非常显著的。异步电机 离心泵系统采用变频调整技术实现闭环控制，不仅能保证系统自动化运行，且可以大幅度节能、降低噪音、减轻