一、應(yīng)用背景：
各種泵類的使用無論在工業(yè)生產(chǎn)還是在百姓生活中都起著非常重要的作用，水泵的使用范圍非常廣。根據(jù)全國第三次工業(yè)普查公布的統(tǒng)計數(shù)字，我國風(fēng)機和水泵等通用機械總裝機容量為1.6億kW，其中風(fēng)機約為4900萬kW，水泵約為1000萬kW，年耗電3200億kWh，約占耗電總量1/3，占工業(yè)用電量的40%，從這一組數(shù)據(jù)中我們可以看到水泵在國民經(jīng)濟中有舉足輕重的位置，但它的高耗能也給國家能源帶來了嚴重的負擔(dān)；因此水泵系統(tǒng)的節(jié)能勢在必行。
二、工作原理：
一般企業(yè)通過水泵給全廠供水（包括生產(chǎn)用水、生活用水）。對于用水量不大的企業(yè)常采取的方法是首先水泵將水打到廠內(nèi)的水塔上，水塔通過高低位水壓給廠區(qū)供水。由于廠內(nèi)用水量并不穩(wěn)定，這樣為了能夠滿足多變的供水要求，在水塔內(nèi)安裝了液位傳感器，當(dāng)水塔水位到達低點時，啟動水泵送水，當(dāng)水位達到高點時，停止水泵。通過水塔水位低點、高點動態(tài)變化來滿足用水量變化。
對于用水量大的用電單位多采用二次供水泵方式供給用戶，即把水先存在蓄水池中，利用多臺二次泵直接供給用戶。在高峰期（例如早上5:30～8:30，中午11:30～13:30，晚上17:30～24:00）使用多臺水泵（例如3臺）；用水低谷時（24：00～5：03）只使用少數(shù)水泵（例如1臺），平時采用正常的水泵臺數(shù)（例如2臺）。由于用戶用水量是波動的,但不是階梯狀波動，這樣用水量和供水量存在不平衡。頻繁的開泵停泵給電機、水泵及管網(wǎng)造成沖擊，增加維護量。
三、存在的問題：
1、供水泵不能根據(jù)實際需求來自動調(diào)整輸出功率，電機工作效率低，造成大量電力浪費；
2、供水泵啟動電流大，長時間運轉(zhuǎn)會造成泵軸損傷，降低電機使用壽命；
3、供水泵系統(tǒng)運行噪音大，停泵時產(chǎn)生的水錘現(xiàn)象會對管路和水泵造成傷害，增加了系統(tǒng)維護成本。
目前水泵的耗電已經(jīng)受到廣泛的重視，水泵的節(jié)電改造也普遍接受。由于各地方改造技術(shù)水平參差不齊，改造效果也不太相同。根據(jù)國家統(tǒng)計部門統(tǒng)計數(shù)字，目前無論工業(yè)用水還是民用水，噸水耗電量相差很大，每噸水耗電從0.15到5.5度不等。
很多場合目前還是通過水泵閥門來調(diào)節(jié)用水量的大小，給水泵和管網(wǎng)的使用壽命帶來很大的影響，而且電能浪費嚴重。
四、改造方案
水泵在實際應(yīng)用中可分為：恒壓供水和恒液位供水。以下重點介紹恒壓供水
圖8 恒壓供水系統(tǒng)圖
1、節(jié)電改造方案分析
不管用戶處在什么位置，要滿足用戶日常需水量，只要保證管網(wǎng)水壓達到一定值就可滿足用戶正常用水要求。
為實現(xiàn)上述目標，可利用專用控制器去控制水泵，控制水泵根據(jù)實際管網(wǎng)壓力做出轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)管壓恒定的要求，從而達到水泵節(jié)電目的。
2、節(jié)電改造方案實施
節(jié)電控制系統(tǒng)有“手動”、“自動”兩種控制方式，用一個轉(zhuǎn)換開關(guān)進行切換。具有輸出頻率、輸出電流、電源電壓、管道壓力指示功能及故障報警功能。
1)手動控制方式：變頻器按照設(shè)定的運行頻率對水泵進行驅(qū)動，具有軟啟動、軟停機功能。
2）自動控制方式：采用PLC作為控制器，它通過專用模塊處理壓力傳感器送來的實際壓力信號，經(jīng)過內(nèi)部計算與設(shè)定壓力進行比較，然后輸出信號控制變頻器；變頻器隨時調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速,當(dāng)實際壓力小于設(shè)定壓力則調(diào)高水泵轉(zhuǎn)速，反之則降低水泵轉(zhuǎn)速；如果管道壓力等于設(shè)定壓力則保持此時的水泵轉(zhuǎn)速，從而達到控制管網(wǎng)水壓實現(xiàn)恒定的目的。這種工作方式既滿足了用戶用水要求又實現(xiàn)了水泵節(jié)電目的。變頻智能供水系統(tǒng)如圖8所示。
3）根據(jù)用戶實際要求可增加遠程通訊功能：通過上位機對供水泵運行情況進行實時顯示，并且可通過上位機對水泵進行控制。
供水泵節(jié)電控制系統(tǒng)與水泵原控制系統(tǒng)互為備用，兩套系統(tǒng)之間存在互鎖關(guān)系，以確保水泵的正常、安全運行。
五、改造后性能
1、可隨時對管網(wǎng)壓力進行設(shè)定，操作簡單，控制穩(wěn)定。簡化了原來操作步驟，降低了現(xiàn)場操作員的 工作強度；
2、系統(tǒng)根據(jù)實際壓力隨時調(diào)節(jié)水泵運行功率，節(jié)電效果明顯，節(jié)電率平均可達30%以上；
3、水泵軟啟動、軟停機，運行智能化，大幅度的降低了噪音，改善了現(xiàn)場工作環(huán)境；
4、避免了啟動電流對電機的沖擊，降低了對電網(wǎng)的干擾，延長了電機壽命；水泵管道水錘現(xiàn)象的消除避免了水柱對水泵和管道的沖擊，延長了水泵和管道壽命，降低了設(shè)備維修率。
5、控制系統(tǒng)的變頻—工頻切換功能可以使變頻控制系統(tǒng)發(fā)生故障時將泵組切換到工頻工作，保證了水泵正常工作。
6、能對節(jié)電系統(tǒng)運行故障進行聲光報警，并自動停止水泵運行。
7、具備遠程通訊功能。
六、節(jié)電原理
變頻節(jié)電原理參見第一節(jié)第五部分，這里不再贅述。
