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泵浦行業(yè)現(xiàn)代化節(jié)能驅動與智能驅動

1泵浦行業(yè)特點

2傳統(tǒng)泵浦機械電控柜主要缺失

3 泵浦行業(yè)待解決電氣問題

4 各種啟動裝置啟動特性比較

5 流體機械、產(chǎn)業(yè)機械、機床行業(yè)應用

6 推薦替代產(chǎn)品

7 替代的主要效益

8 節(jié)電模式

9 使用傳統(tǒng)交直交變頻器主要缺失

10 傳統(tǒng)軟啟動與瘦斯達變頻式軟啟差異分析

1. 泵浦行業(yè)特點

   

 

 

小功率容量泵浦采用直接啟動造成瞬間泵浦震動，泵浦發(fā)熱量提高壽命縮短，接觸器頻繁故障燒毀，電流沖擊與機械沖擊造成用戶難以忍受的困擾問題。

中大功率容量泵浦負載通過壓力/流量傳感器檢測信號控制電磁閥做加載-卸載節(jié)能控制，雖然可以降低管路損耗，但卸載時泵浦持續(xù)運行浪費50%左右流動電費，而且電機功率因數(shù)嚴重落后，既浪費能源又需投資功率因數(shù)提高的成本，而且電網(wǎng)變壓器容量還要加大繳交更多的基本電費。泵浦驅動電機如果沒有合適的啟動裝置，由于啟動電流為額定6-8倍，電網(wǎng)容量必須加大（導致基本電費提高），否則電力公司收取巨額超容罰款。

泵浦的使用環(huán)境潮濕多水，開關設備及水泵電機很容易故障，因此，用戶的電氣設備故障率高，電機燒毀嚴重，特別是采用傳統(tǒng)變頻器驅動的電機，因為突波電壓導致絕緣破壞而燒毀線圈，由于轉子放電導致電腐蝕現(xiàn)象軸承很快就損壞。

傳統(tǒng)泵浦機械電控柜均采用接觸器或交直交變頻器電控柜，由分離式電氣器件組成，成本高體積大，配線復雜損耗大（星三角啟動就必須六條動力線），故障率高需要專責電氣人員定期檢修，電網(wǎng)容量需求大運行效率低導致電費高還必須投資節(jié)能改造、技術改造、無功補償、諧波污染防治等設備（參考以下圖表）。

 

2. 傳統(tǒng)泵浦機械電控柜主要缺失

瘦斯達交流驅動器替代傳統(tǒng)電控柜的效益：

降低20%電氣總投資費用，每月節(jié)約20%+20%電費，電控柜縮小80%體積。

當前水泵采用傳統(tǒng)變頻器節(jié)能驅動較多，但是實務上變頻器大部分時間是全速運行，這樣不但不節(jié)能反而因為變頻驅動系統(tǒng)有15%基本損耗，PWM電磁噪音產(chǎn)生環(huán)境污染問題，無法旁路運行節(jié)電效果大打折扣。

當前有許多泵浦負載驅動電機采用變頻器作為節(jié)能驅動，實際上都是使用在全速與停機兩點之間做起?？刂?，調速范圍很窄（因為調速后的流量及壓力參數(shù)均會平方下降）。采用變頻器驅動泵浦投資成本高，不但不節(jié)電（更浪費電）而且電機噪音污染嚴重，變頻器所產(chǎn)生的電網(wǎng)污染、無線電干擾自動化設備，變頻器環(huán)境污染問題更為嚴重加大電氣搶修人員負擔；諧波污染加大變壓器發(fā)熱壽命減短，諧波影響到二次變電所正常運作。

 

3. 泵浦機械待解決電氣問題

1. 降低電氣總投資成本，也就是降低電控柜、動力線等費用。

2. 電控柜縮小體積。

3. 節(jié)電；每月基本電費與流動電費均有效下降。

4. 提高可靠性，接觸器不要故障。

5. 避免水錘現(xiàn)象，降低管網(wǎng)壓力與損耗。

6. 免除再投資購買各種電氣輔助設備。

7. 智能自動化節(jié)能驅動控制。

8. 現(xiàn)代化人機界面控制。

4. 各種啟動裝置啟動特性比較

傳統(tǒng)電氣工程師都是按照電機5-8倍啟動特性設計驅動控制；電機不能隨意啟停，越大功率限制越嚴格，因為會影響到電網(wǎng)質量、電機壽命、輸配電線、開關設備、負載安全等連串問題。

西普瘦斯達變頻式電機軟啟動器將改變過去百年來交流電機啟動沖擊電流問題；瘦斯達驅動交流異步電機在滿載轉矩時的啟動電流只需要額定電流（參考圖一到圖三）。

瘦斯達節(jié)能型交流驅動器-A6是替代傳統(tǒng)電控柜的核心部件，采用變頻式交交變頻技術在滿載轉矩啟動時只需額定電流，大幅度降低電網(wǎng)容量需求。還有智能信息物聯(lián)網(wǎng)通訊，半導體器件全數(shù)字控制技術，帶有節(jié)能與全方位電機保護功能，是21世紀最先進可靠的交流異步電機綠色節(jié)能智能控制產(chǎn)品。

由于沒有啟動沖擊電流發(fā)生，交流電機可以隨意啟停控制，不會增加電網(wǎng)容量、開關設備、輸配電線等負擔，也沒有電網(wǎng)諧波污染，電機壽命也不受影響，那么電機任意啟停沒有限制；這樣才能有效提高能源利用率，改變了傳統(tǒng)電機節(jié)能降耗的觀念。

圖四及圖五說明了環(huán)保型綠色變頻器的輸出特性，與傳統(tǒng)電壓型變頻器具有相同的輸出特性，輸出高轉矩，分為恒轉矩-G與平方遞減轉矩-P輸出特性。

  

      圖一：啟動電流特性                                   圖二：軟啟動特性                                   圖三：啟動轉矩特性

 

        圖四 X7輸出轉速與輸出電壓曲線                       圖五 X7輸出轉速與輸出轉矩曲線

5. 流體機械、產(chǎn)業(yè)機械與機床行業(yè)應用

傳統(tǒng)移相軟啟動器有局限性，就是無法帶載啟動，因為采用移相減壓原理將抑制啟動電流，而交流異步電機的特性是電壓與電機轉矩平方成比例，因此即使在流體機械的應用里，如果有回風、持壓或銹泵都是無法順利啟動的，也就是如果有負載時啟動電流還是非常大的，所以傳統(tǒng)移相式電機軟啟動器應用的市場就局限于風機、水泵、壓縮機等負載，無法帶載啟動。

瘦斯達采用交交變頻轉矩控制技術（VVVF）作為啟動技術，驅動電機在額定負載情況下啟動電流也只有額定電流而已（請參考上圖）。簡易型家族具有遞減轉矩輸出（P）與恒轉矩輸出（G）兩種輸出特性可選，突破了傳統(tǒng)軟啟動器的局限性；P遞減轉矩輸出特性可應用于流體機械應用還可解決帶載啟動問題，G型恒轉矩輸出特性可應用在產(chǎn)業(yè)機械與工具機械負載。

瘦斯達在城市供水/水處理機械應用具有獨特的特殊效果；城市供水對于管網(wǎng)壓力的變化及大小必須管理，否則會造成水管破裂、壓力不足的缺水現(xiàn)象發(fā)生。瘦斯達交流驅動器具有軟啟停控制防水錘功能、壓力檢測及流量檢測功能，對于管網(wǎng)壓力過大或壓力不足均能報警或做啟?？刂?。瘦斯達具有現(xiàn)代化觸摸屏監(jiān)控選件功能，可以實時記錄全年每日每分每秒的壓力、流量及電氣參數(shù)作為工程師的數(shù)據(jù)參考及決策用途。

農(nóng)村灌溉供水采用傳統(tǒng)接觸器、軟啟動器等會產(chǎn)生較大的啟動問題，由于農(nóng)村的電網(wǎng)容量較小，壓降大，啟動電流過大會產(chǎn)生巨大的壓降，造成水泵電機無法啟動現(xiàn)象，采用瘦斯達交流驅動器可得到最小的電控柜體積，成套裝置成本最低，最有效的水泵驅動控制技術（瘦斯達啟動電流比傳統(tǒng)電機軟啟動器低兩倍以上）。

    

 

泵浦機械所有的交流異步電機驅動控制均可選用西普產(chǎn)品。

 

6. 推薦替代產(chǎn)品

  

造紙廠的泵浦數(shù)量最多，水泵、定量泵、紙漿泵、循環(huán)泵等，這些泵浦當前存在許多電氣問題以及巨大的節(jié)能空間，采用瘦斯達節(jié)能型交流驅動器能夠得心應手，節(jié)電效果驚人。

城市供水就是自來水事業(yè)，瘦斯達節(jié)能型交流驅動器替代傳統(tǒng)電控柜或移相式軟啟動器能夠有效解決傳統(tǒng)電控柜的問題與困難，降低網(wǎng)管損失，避免水錘及水管破裂而且節(jié)約巨額電費，避免再投資購買節(jié)能改造、技術改造、無功補償、污染防治等設備。

循環(huán)水泵應用

瘦斯達節(jié)能型交流驅動器可接受物理量反饋控制，作為電機啟停控制信號，全速時可以旁路運行沒有額外損耗發(fā)生，采用變頻式技術，可帶載啟動沒有沖擊電流。具有泵停功能防止水錘現(xiàn)象。

油田注水泵、、城市供水等使用瘦斯達節(jié)能型交流驅動器能夠解決傳統(tǒng)驅動控制的問題以及提高非常大效益，是最重要油田行業(yè)交流異步電機節(jié)能驅動智能控制產(chǎn)品。

用戶如需調速，可選用環(huán)保型綠色變頻器（A7/H7）替代傳統(tǒng)電壓型變頻器，這樣沒有諧波污染及電機PWM噪音無線電干擾等問題。

 

恒壓供水采用變頻器是先加壓后輸送原理（解決壓力與流量平方下降的參數(shù)變化問題），恒壓供水解決高處安裝水塔的困難，采用普司達環(huán)保型綠色變頻器替代傳統(tǒng)交直交變頻器可以避免變頻器環(huán)境污染問題發(fā)生，投資費用還要更小，是21世紀先進的恒壓供水驅動控制技術。傳統(tǒng)恒壓供水選擇使用電機軟啟動器一拖三的原理設計電控柜，傳統(tǒng)一拖三的購置成本比瘦斯達交流驅動器性價比還要低許多；因為瘦斯達交流驅動器具有65種保護功能、局網(wǎng)或總線通訊功能、體積是傳統(tǒng)電控柜的20%，只需三條電機線（六條線時可提高驅動容量1.732倍），安全系數(shù)更高，沒有接觸器的煩惱問題。

 

風機、水泵各種控制裝置性能比較

 

 

推薦節(jié)能驅動選型

替代傳統(tǒng)高壓變頻器方案、替代傳統(tǒng)高壓電機軟起動器、替代星三角降壓等各種軟啟動裝置

1. 選用瘦斯達節(jié)能型交流驅動器-A6/H6替代傳統(tǒng)移相式電機軟啟動或星三角降壓啟動裝置達到無啟動沖擊電流降低電網(wǎng)容量達到降低基本電費，運行時可通過PFC控制解決大馬拉小車問題達到減免無功補償設備，2X二段速度低速節(jié)能，可頻繁啟動提高能源利用率達到降低流動電費目的，利用負載物理量檢測反饋來自動啟停電機，調整電機做功滿足變動負載特性需要。

2. 選用瘦斯達變頻式交流驅動器-A5/H5替代傳統(tǒng)移相式電機軟啟動或星三角降壓啟動裝置，無啟動沖擊電流降低電網(wǎng)容量達到降低基本電費；可使用多次啟動模式提高能源利用率達到降低流動電費目的，利用開關量反饋控制電機啟停方式調整做功滿足變動負載特性需要。

3. 選用普司達環(huán)保型綠色變頻器-A7/H7直接替代傳統(tǒng)交直交變頻器或高壓單元串聯(lián)變頻器，具有前面兩種產(chǎn)品的功能特性還增加變頻調速功能；雖然兩者雖然都是變頻器，性能卻大不相同；普司達產(chǎn)品沒有電網(wǎng)污染問題也沒有高頻干擾污染問題不必投資諧波抑制設備，而且提高25%以上的節(jié)能效果及旁路節(jié)能運行。

4. 直接選用普司達智能全數(shù)字電控柜-P，由本公司按照客戶需要推薦各種現(xiàn)代化驅動控制裝置全面解決傳統(tǒng)泵浦機械問題，降低電氣總投資成本，降低電費及檢修成本，智能制造控制。

5. 單相電源請選用單相變頻式交流驅動器-M6或單相變頻式電機軟啟-M5；需要調速請選用環(huán)保型綠色變頻器-M7，以上均可直接驅動單相電機.

7. 替代的主要效益

1. 電氣投資總成本下降20%左右。

2. 電控柜體積縮小80%。

3. 電網(wǎng)容量下調20%-基本電費下降20%。

4. 接觸器采用半導體過零開關控制，沒有火花拉弧現(xiàn)象。

5. 防水錘效應，降低管網(wǎng)損失，恒壓、恒流量閉環(huán)控制。

6. 間歇性做功節(jié)能控制-流動電費下降20%左右。

7. 不必再投資購買節(jié)能改造、技術改造、無功補償、污染防治設備。

8. 具有遠程監(jiān)控功能，局網(wǎng)、總線、RS-485，MODBUS-RTU，PROFIBUS-DP

9. 全方位電機保護功能，電機不再燒毀。

10. 智能全數(shù)字電控柜，顯示屏或觸摸屏現(xiàn)代化人機界面。

8. 節(jié)電模式

 

標準節(jié)能：間歇性做功提高能源利用率。

旁路節(jié)能：負載率較高時可以旁路運行（DOL），沒有多余損耗。

閉環(huán)節(jié)能：通過開關量傳感器反饋信號作為啟停指令。

輕載節(jié)能：透過PFC功能達到輕載自動降壓達到降低運行損耗提高功因功能。

低速節(jié)能：不均勻負載在等待期間可以降低轉速2X運行達到節(jié)能效果（例如輸送帶）。

調速節(jié)能：流體機械的轉速與功率成三次方關系，恒轉矩輸出則為正比例關系。

H5/A5節(jié)能模式

軟啟?？刂剖亲钔ㄓ玫墓?jié)能模式，利用手動或者負載信號檢測反饋開關量來啟停電機達到控制做功的目的，例如：空壓機、風機、泵類、壓縮機利用壓力傳感器的上下限開關量來啟停驅動電機。H5本身采用變頻式技術，瘦斯達可以無沖擊電流平滑啟停電機，即使在滿載轉矩下也只需要額定電流，電網(wǎng)沒有諧波污染問題；瘦斯達驅動時交流異步電機沒有啟動沖擊電流而且能夠滿載恒轉矩啟動的特性將顛覆交流電機驅動控制傳統(tǒng)觀念。

固定電費評估：由于沒有啟動沖擊電流，電網(wǎng)變壓器容量可以有效下降，至少節(jié)約25%的固定電費。

流動電費評估：依據(jù)負載做功需求情況來決定驅動電機的啟?？刂?/span>，提高能源利用率。節(jié)電效果可能30%（依據(jù)工況決定）。

主要節(jié)能降耗技巧可點擊參考瘦斯達節(jié)能降耗技巧。

H6/A6節(jié)能模式

在H5節(jié)能模式的基礎上增加輕載節(jié)能與低速節(jié)能的功能；

大馬拉小車是目前最普遍的現(xiàn)象，也就是電機運行在額定負載以下，這樣會提高線損、降低功因提高無功補償設備費用。輕載節(jié)能就是解決大馬拉小車的問題。

低速節(jié)能在輸送帶系統(tǒng)普遍應用，例如機場、商場、地鐵等沒有旅客時可以降低轉速達到有效節(jié)能的目的，在電磁閥控制系統(tǒng)卸載時也能再次降低損耗50%左右。雖然傳統(tǒng)變頻器也能做到，但是必須支付額外15%的損耗、電網(wǎng)諧波污染、PWM噪音、無線電干擾等成本問題。

H7/A7節(jié)能模式

流體機械最重要的調速目的在于節(jié)能，因為速度與功率三次方的比例，節(jié)能效果明顯。產(chǎn)業(yè)機械轉速與功耗成正比關系，但是更多的目的在于生產(chǎn)工藝需要。

H7/A7就是綠色變頻器，采用特殊VVVF控制技術，能夠實現(xiàn)傳統(tǒng)變頻器的節(jié)能省電功能，而且還提高15%以上節(jié)電空間（高壓可提高25%），沒有電網(wǎng)污染、無線電干擾與PWM噪音問題。

還有比傳統(tǒng)變頻器更好的地方就是H7能夠旁路運行，在接近工頻速度就可以直接旁路，這是傳統(tǒng)變頻器做不到的。其他功能請參考H5及H6相同的節(jié)能模式介紹。

詳細應用技術請參考瘦斯達節(jié)能降耗原理資料

9. 使用傳統(tǒng)交直交變頻器的缺失

傳統(tǒng)電壓型變頻器采用交直交技術造成電網(wǎng)諧波電流污染嚴重，又是采用高頻載波PWM技術，帶來了極大的無線電干擾（EMI）與PWM污染問題，導致驅動電機損耗提高10%左右，電腐蝕現(xiàn)象嚴重，線圈承受3倍的突波電壓，電機驅動線集膚效應嚴重。

低壓電壓型變頻器驅動系統(tǒng)的損耗超過15%以上，高壓多電平控制技術因為使用移相變壓器導致效率再降低10%以上，因此傳統(tǒng)高壓變頻器體積大、價格高、器件多、故障率高、運行效率低的特點。

傳統(tǒng)電壓型變頻器的環(huán)境污染問題嚴重，治理需要投資高于變頻器的價格，而且無法全部有效抑制，治理設備的損耗更大。因此完全失去了節(jié)能驅動的價值。

  

10. 傳統(tǒng)軟啟動與瘦斯達變頻式軟啟動差異分析

采用傳統(tǒng)移相電機軟啟動器作為電機驅動控制產(chǎn)品的效果有限，除了降低少部分啟動電流外沒有其他效益產(chǎn)生，因為移相軟啟動器啟動電流在2-6倍（直接啟動5-8倍），不能帶載啟動（電壓與轉矩平方成比例），因此常有啟動失敗問題發(fā)生。采用移相電機軟啟動器還必須進行節(jié)能改造，無功補償?shù)仍O備投資。

瘦斯達節(jié)能型交流驅動器替代傳統(tǒng)移相式電機軟啟動器具有許多效益，參考下列表格。