1、前言
水泵調速技術(shù)已經(jīng)存在多年，早期主要是一些低壓水泵采用低壓變頻器進(jìn)行調速，因為成本不高，所以采用比較普遍。而對于高壓水泵的調速，早期還大多是采用液力偶合器、串級調速等傳統方法來(lái)實(shí)現。隨著(zhù)高壓大功率變頻器的出現，目前采用高壓變頻器對高壓水泵進(jìn)行調速逐漸成為一種趨勢。由于高壓變頻器目前成本相對較高，許多供水行業(yè)的人士出于投資回收考慮，對水泵調速這項技術(shù)本身及其可以取得的效益都比較關(guān)心，經(jīng)常有如下一些疑惑：
a供水系統一般多臺水泵并聯(lián)運行，設計原則是同壓頭水泵并聯(lián)，同流量水泵串聯(lián)。而調速泵速度降低后，按一般常理認為，其輸出水壓將降低，那么調速泵如何再與其他工頻泵并聯(lián)，是否有內耗存在？
b常說(shuō)水泵流量和轉速成正比，壓力和轉速平方成正比，其功率則和轉速立方成正比，也就是說(shuō)水泵的功耗是按流量的立方關(guān)系變化的，假設水泵流量調到一半時(shí)，水泵的軸功率只有滿(mǎn)流量時(shí)的12.5%，省電應達到87.5%，可為什么實(shí)際系統的節能效果遠不是這樣？到底怎樣預估一個(gè)水泵調速系統的節能潛力？
c調速水泵和工頻水泵并聯(lián)運行時(shí)，調速水泵能否無(wú)限制往下調速？調速泵是不是轉速到0時(shí)流量才為0？并聯(lián)工頻水泵會(huì )不會(huì )過(guò)流？調速泵會(huì )不會(huì )水流倒慣？調速時(shí)應注意什么問(wèn)題？
d水泵調速方法有哪些？究竟什么方式比較可��？對水泵進(jìn)行調速改造，除了節能，到底還能有什么其他效益？

本文將從水泵的工作特性出發(fā)，解釋和回答這些問(wèn)題，不對之處，歡迎專(zhuān)家指正。

2、水泵的工作特性

圖（1）
　　水泵定速工作時(shí)，工作特性如圖（1）所示。曲線(xiàn)①為水泵按轉速N1定速工作時(shí)的Q-H曲線(xiàn)，曲線(xiàn)②③為管路特性曲線(xiàn)。
　　在第一種負載工況下，水泵工作在A(yíng)點(diǎn)，流量為Q1，壓力為H1。當流量減為Q2時(shí)，水壓將上升到H2，水泵工作在B點(diǎn)。水壓的上升，一方面存在不必要的電耗，另一方面也可能威脅到供水管網(wǎng)的安全。
從水泵定速工作特性曲線(xiàn)看出，盡管水泵工作轉速不變，但只要管網(wǎng)特性發(fā)生變化（曲線(xiàn)②變?yōu)榍�線(xiàn)③），那么水泵的工作點(diǎn)是發(fā)生變化的，其流量和壓力也隨之變化。換言之，水泵的輸出壓力并不只是轉速的單值函數。
　　在自來(lái)水行業(yè)，流量的減少是因為夜間用戶(hù)關(guān)閥，管網(wǎng)特性曲線(xiàn)發(fā)生了變化，曲線(xiàn)②變?yōu)榍�線(xiàn)③，流量由Q1降為Q2。為了防止管網(wǎng)水壓的上升威脅到管網(wǎng)安全，可以調節水泵出口閥門(mén)或者改開(kāi)小泵。
　　在一些化工生產(chǎn)、制冷等行業(yè)，流量的減少是因為生產(chǎn)工藝的需要，這時(shí)可以調節水泵輸出閥門(mén)，人為改變管網(wǎng)特性，使水泵工作點(diǎn)由A點(diǎn)變到B點(diǎn)，從而達到主動(dòng)調節流量的目的。

圖（2）
　　圖（2）示出了水泵調速運行時(shí)，水泵工作特性的變化情況，曲線(xiàn)①②③分別為水泵按N1 、N3和N2三種速度運行時(shí)的特性曲線(xiàn)，曲線(xiàn)④⑤為管網(wǎng)特性曲線(xiàn)。如果管網(wǎng)特性不變，保持為曲線(xiàn)④，水泵由N1轉速調節到N2速運行時(shí)，水泵的工作點(diǎn)將由A點(diǎn)變到B點(diǎn)，流量和水壓分別變到Q2和H2，它們都隨著(zhù)轉速的下降而下降。負載特性不變時(shí)，水泵的流量Q、水壓H、軸功率P和轉速N之間滿(mǎn)足如下關(guān)系：
Q∝N，H∝N2,P∝N3。
　　但如果是外界因素導致管網(wǎng)特性發(fā)生變化（由曲線(xiàn)④變?yōu)榍�線(xiàn)⑤），使得流量減少為Q2，但又要維持水壓不變，這時(shí)水泵可以將速度調節到N3運行，從工作曲線(xiàn)中可以看出，水泵的轉速和輸出流量下降，但水泵的輸出壓力卻保持不變，這就是為什么流量變化時(shí)，可以通過(guò)調節水泵轉速實(shí)現恒壓供水的理論依據。這種情況下，由于管網(wǎng)特性的改變，水泵的流量Q、水壓H、軸功率P和轉速N之間不再滿(mǎn)足Q∝N、H∝N2、P∝N3的關(guān)系，并不是轉速下降其水壓就下降，水泵速度下降且其分擔的流量下降后，只要其輸出水壓不變，就可以和其他高速水泵并聯(lián)運行。

3、水泵調速運行的軸功率
3．1管路特性不變
　　管路特性不變時(shí)，水壓隨流量的變化而變化，調速時(shí)只對流量作要求，對水壓不作要求，這時(shí)水泵的工作情況如圖（3）所示：

圖（3）
　　從圖可見(jiàn)，需要流量下降時(shí)，將水泵速度由N1下調為N2,則水泵工作點(diǎn)由A點(diǎn)變?yōu)锽點(diǎn)，流量由Q1變?yōu)镼2，壓力由H1變?yōu)镠2，水泵在A(yíng)、B兩個(gè)工作點(diǎn)的輸出功率PA和PB分別為:　　　　　　　　　　 PA=H1×Q1, PB=H2×Q2　　

　　從上式看出，如果轉速降為50%，則水泵輸出功率下降為12.5％；如果在A(yíng)、B兩點(diǎn)水泵的效率差別不大，則水泵的輸入功率也大大下降。
3．2調速時(shí)要求水壓恒定

圖（4）
　　在圖（4）這種工況下，水泵速度由N1調到N2,工作點(diǎn)由A點(diǎn)變到B點(diǎn)，流量由Q1變到Q2，水壓保持不變，H1＝H2。水泵在A(yíng)、B兩點(diǎn)的輸出功率PA＝H1×Q1，PB＝H2×Q2。
　　　　　　　　 PAPB = H1×Q1H2×Q2 =Q1 Q2
　　這種情況下，水泵輸出功率和流量成正比。（注意：水泵輸出功率不和轉速成正比，因為管路特性已變化，Q1不正比于N1，Q2不正比于N2。）這種工況下類(lèi)似自來(lái)水行業(yè)。用戶(hù)用水量由Q1下降為Q2（用水量下降是用戶(hù)關(guān)閥引起的管路特性發(fā)生變化，由特性曲線(xiàn)（1）變?yōu)榍�線(xiàn)（2）仍需水壓保持恒定。

4、水泵調速運行的節能效益
4．1管路特性不變

圖（5）
　　外部管路特性不變。如果通過(guò)水泵調速方式改變流量，按工作點(diǎn)由A點(diǎn)降到B點(diǎn)；如果水泵定速運行，通過(guò)閥門(mén)改變流量，則水泵從A點(diǎn)變?yōu)镃點(diǎn)。水泵在B、C兩工作點(diǎn)的輸出功率和輸出功率差分別為：PC=H3×Q2, PB =H2×Q2；
假設水泵在B、C兩點(diǎn)效率差別不大，都約為η，則調速方式相對于關(guān)閥方式，節能效益　　　　　　　　 ΔP＝(H3－H2) Q2 η 。
4．2管路特性變化而調速時(shí)要求水壓恒定

圖（6）
　　流量由Q1變?yōu)镼2時(shí)，如果水泵定速運行，工作點(diǎn)將由A變?yōu)镃點(diǎn)；如果通過(guò)調速方式，水泵工作點(diǎn)將由A變?yōu)锽點(diǎn)。水泵在B、C兩點(diǎn)的輸出功率差為： PC－PB＝（H3－H2）×Q2。假設水泵在B、C兩個(gè)工作點(diǎn)的效率差別不大，都為η，則水泵輸入功率差
ΔP＝(H3－H2) Q2 η 。
5、水泵調速運行節能效益計算實(shí)例
　　水泵調速節能效益與水泵的特性、運行方式、電費水平等多種因素有關(guān)，由于這些因素在不同場(chǎng)合下千差萬(wàn)別，計算節能效益時(shí)對工況作如下假設：
水泵功率為1000KW，年運行時(shí)間8000小時(shí)，其中1600小時(shí)（即20%時(shí)間）為100%流量，4000小時(shí)（即50%時(shí)間）為70%流量，2400小時(shí)（即30%時(shí)間）為50%流量，調速裝置效率為96%，假設水泵流量Q和壓力H在采用閥門(mén)調節流量時(shí)近似滿(mǎn)足如下關(guān)系：H=A-(A-1)Q2，其中A為水泵出口封閉時(shí)的出口壓力，假設為140%，假設電費為1元/度。
5．1采用閥門(mén)調節時(shí)電耗計算
　　采用閥門(mén)調節流量時(shí)，功耗等于流量Q和壓力H的乘積。各種流量的功耗計算如下：
　　　　 P100%=1000KW
　　　　 P70%=1000×0.7×（1.4-0.4×0.7×0.7）=842.8KW
　　　　 P50%=1000×0.5×（1.4-0.4×0.5×0.5）=650KW
　　電費計算如下：1000×1600+842.8×4000+650×2400=6531200度，一年電費約653萬(wàn)元。
5．2采用調速且要求水壓恒定時(shí)電耗計算
　　采用調速水泵調節流量時(shí)，如果需要壓力恒定，則功耗仍然按流量Q和壓力H的乘積計算。各種流量的功耗計算如下（其中0.96為調速裝置效率）：
　　　　 P100%=1000/0.96=1041KW
　　　　 P70%=1000×0.7×1/0.96=729KW
　　　　 P50%=1000×0.5×1/0.96=521KW
　　電費計算如下：1041×1600+729×4000+521×2400=5830000度，一年耗電費約583萬(wàn)元。
　　流量變化時(shí)，如果要求壓力不變，相對于用閥門(mén)調節流量，采用變頻器調節流量后，一年可以節省電費約653-583=90萬(wàn)元，節電量約為13.8%。
5．3采用調速且管路特性不變時(shí)的電耗計算
　　采用調速水泵調節流量時(shí)，如果沒(méi)有壓力要求，即假定外部管阻特性不變，則功耗正比于流量的立方。各種流量的功耗計算如下（其中0.96為變頻器效率）：
　　　　 P100%=1000KW
　　　　 P70%=1000×0.73/0.96=357.3KW
　　　　 P50%=1000×0.53/0.96=130.2KW
　　電費計算如下：1000×1600+357.3×4000+130.2×2400=3341680度，一年耗電費約334.1萬(wàn)元。
　　流量變化時(shí)，如果外部管阻特性不變（即流量小時(shí)，壓力也小，調速時(shí)對壓力不作要求），相對于用閥門(mén)調節流量，采用變頻器調節流量后，一年可以節省電費約653-334=319萬(wàn)元，節電量達到48.8%。

　　從計算中可以看出，如果水泵依據流量需求而調速，對水壓不作要求的工況，其節能效果大大好于要求水壓恒定的工況。仿照以上計算方法，用戶(hù)可以根據自己實(shí)際的水泵容量、供水工況及電費水平，直接預估出調速后的節能效益。

6、調速泵和工頻水泵的并聯(lián)運行
6．1多泵并聯(lián)時(shí)，調速泵實(shí)現流量調節的圖示
　　水泵不管全速運行或調速運行，總滿(mǎn)足以下的特性關(guān)系：
圖（7）

　　圖（7）中繪出水泵分別以不同速度 (n1>n2>n3>n4)運行的H_Q特性曲線(xiàn)，縱坐標H表示水泵出口水壓，橫坐標Q代表水泵流量。從H_Q曲線(xiàn)看出：
a水泵定速運行時(shí)，如果其流量減小，水泵出口水壓將增大。如A、B兩點(diǎn)，水泵以恒定速度n1運行，當該泵流量由　　Q2下降到Q1時(shí)，該水泵出口水壓將由H2上升到H1。
b如果水泵的流量相同，水泵高速運行時(shí)的出口水壓高于低速運行時(shí)出口水壓。如A、D兩點(diǎn)。
c水泵降速運行時(shí)，如果其流量比高速運行時(shí)減小，則可以和高速運行時(shí)有相同的出口水壓值。如B、C兩點(diǎn)。
兩臺一樣的水泵，分別以不同速度運行，如果各自流量不同，仍可以有相同的出口水壓值，可以直接并聯(lián)運行。

　　假如當前管網(wǎng)總流量為Q2+Q3，管網(wǎng)水壓為H2，由兩臺水泵并聯(lián)供水(多臺并聯(lián)時(shí)很容易類(lèi)推)。定速泵以n1速度運行，達到出口壓力H2時(shí)提供的流量為Q2，運行于B點(diǎn)。調速泵以n2速度運行，達到出口壓力H2時(shí)提供的流量為Q3，系統達到平衡。
　　如果由于工況變化，管網(wǎng)總流量變?yōu)镼2+Q4，仍要保持管網(wǎng)水壓為H2，由兩臺水泵并聯(lián)供水(多臺并聯(lián)時(shí)很容易類(lèi)推)。定速泵還以n1速度運行，達到出口壓力H2時(shí)提供的流量為Q2，運行于B點(diǎn)。而調速泵降速到n3速度運行，達到出口壓力H2時(shí)提供的流量為Q4，運行于E點(diǎn)。系統達到新的平衡。
　　在以上兩種工況中，兩臺水泵的出口壓力也完全一致，直接并聯(lián)運行，不會(huì )有所謂的內耗存在。
6．2全速泵和調速泵直接并聯(lián)運行需要注意的幾個(gè)問(wèn)題
a全速泵和調速泵的配置方案
　　從前面的分析很容易知道，需要多臺水泵并聯(lián)供水時(shí)，如果調速泵的容量能夠滿(mǎn)足大的峰谷調節能力，則只要配置一臺調速泵即可，多臺水泵同時(shí)調速不僅浪費投資，理論上也是沒(méi)有必要的。當然，如果單臺調速泵的容量無(wú)法滿(mǎn)足大的峰谷調節需要，配置多臺調速水泵，在流量大幅度變化時(shí)，不存在定速泵的再投入和再切除問(wèn)題，控制和操作簡(jiǎn)單，水壓控制平穩。
b調速水泵的低允許轉速
從以上的特性曲線(xiàn)看出，如果管網(wǎng)總流量為Q2，管網(wǎng)水壓為H2，定速泵將仍然以n1速度運行，達到出口壓力H2時(shí)提供的流量為Q2，運行于B點(diǎn)，單臺水泵就已經(jīng)滿(mǎn)足供水要求。這時(shí)調速泵降速到n4速度運行，達到出口壓力H2時(shí)提供的流量為0。
　　如果管網(wǎng)總流量進(jìn)一步下降，而仍然要保持管網(wǎng)水壓為H2，調速泵轉速將降到n4以下，這時(shí)調速水泵雖然正轉，但開(kāi)始出現水倒流現象（假設沒(méi)有配置止回閥）。定速泵多出的供水能力將被調速水泵所消耗，真正出現能量浪費現象。
在用變頻器作調速水泵的驅動(dòng)時(shí)，應將變頻器的低頻率限制在n4轉速之上。變頻器作恒壓運行過(guò)程中，如果達到這個(gè)低頻率點(diǎn)，應該切除一臺工頻泵，由調速泵提速后繼續運行（假設調速泵和工頻定速泵容量相同），滿(mǎn)足供水要求。
a調速水泵和定速水泵的流量分配問(wèn)題
調速泵和定速泵并聯(lián)運行時(shí)，如果總管壓力不變并且設定在正常范圍，原來(lái)水泵選型也比較合理，調速水泵速度在正常調速范圍，那么調速水泵和定速水泵的閥門(mén)都可以全部打開(kāi)，以取得大的節能效果。但如果工藝上需要一個(gè)比正常值低的水壓，或者定速泵的額定揚程遠高于實(shí)際的管網(wǎng)水壓值，則調速過(guò)程中可能需要適當關(guān)閉工頻水泵的出口閥門(mén)，以防工頻水泵過(guò)流。
b調速水泵的機械震動(dòng)問(wèn)題
傳統的水泵都是按工頻全速運轉設計的，一般只在高轉速下長(cháng)期運行，僅在啟動(dòng)過(guò)程中短時(shí)經(jīng)歷其他轉速點(diǎn)，所以難保在除工頻之外的其他頻率點(diǎn)上不存在機械共振現象。將傳統的水泵用調速裝置驅動(dòng)調速運行后，除工頻點(diǎn)之外，水泵也可能在調速區域的所有頻點(diǎn)上穩定運行，所以需要在整個(gè)調速區域對水泵機組作機械共振測定。如果存在機械共振頻點(diǎn)，應該輸入變頻器，防止變頻器在這些特殊的頻率點(diǎn)上長(cháng)期運行。
c流量變化時(shí)水泵的切除和投入對水壓的影響
多臺水泵并聯(lián)運行時(shí)，出現調速水泵流量為0時(shí)，應逐步關(guān)閉一臺定速水泵的出口閥門(mén)，調速水泵將自動(dòng)升速接管原定速水泵的供水份額（假設調速泵容量不小于工頻定速泵容量）。定速水泵的出口閥門(mén)全部關(guān)閉后，將定速水泵切除。定速水泵出口閥門(mén)的逐步關(guān)閉和終切除，由電氣線(xiàn)路控制自動(dòng)實(shí)現。如果調速水泵流量為0時(shí)，不經(jīng)過(guò)閥門(mén)的逐漸關(guān)閉過(guò)程就突然切除定速水泵，將導致水壓的波動(dòng)。
　　多臺水泵并聯(lián)運行時(shí)，出現調速水泵達到大轉速時(shí)，應立即增開(kāi)一臺定速水泵，逐步開(kāi)啟該定速水泵的出口閥門(mén)，調速水泵將自動(dòng)降速出讓供水份額。定速水泵的啟動(dòng)和出口閥門(mén)的逐步打開(kāi)，由電氣線(xiàn)路控制自動(dòng)實(shí)現。
a水泵佳效率運行點(diǎn)
水泵在設計時(shí)，有一個(gè)效率佳的運行點(diǎn)。出口壓頭過(guò)大或過(guò)低，流量過(guò)大或過(guò)小，雖然水泵仍然可以運行，但達不到佳效率。供水系統設計時(shí)，應按實(shí)際壓力和流量處于水泵效率佳的運行點(diǎn)來(lái)選擇和配置水泵。
調速運行后，水泵工作點(diǎn)變化范圍較大，在一定水壓和流量區間下工頻運行具有佳效率的水泵，在其他轉速運行時(shí)效率不一定達到佳值（但比調節閥門(mén)引起的效率下降要小得多）。水泵的生產(chǎn)設計廠(chǎng)家有必要對水泵在各種速度下都得到佳運行效率的課題加以研究，生產(chǎn)一種在調速范圍內的各種速度下都有較高的運行效率、并且不會(huì )發(fā)生機械共振的水泵專(zhuān)作調速水泵使用。
b恒壓供水和供水量的關(guān)系
作為供水企業(yè)，總希望單位時(shí)間內供出的水量越多越好，但這和用調速泵實(shí)現恒壓供水并不矛盾。實(shí)際上，水流量的多少主要還是取決于用戶(hù)用水量的大小，并不能由供水企業(yè)主觀(guān)愿望而定。當然，適當提高供水水壓有可能使供出的水量有所增加，但水量的增加有限，一味提高水壓，不僅提高供水成本，有時(shí)還威脅管網(wǎng)安全，所以恒壓供水現在還是調速水泵在很多自來(lái)水行業(yè)的運行方式。

7、水泵常見(jiàn)的各種調速方式
對高壓大功率的水泵，常見(jiàn)的調速方式有液力偶合器調速、串級調速、內反饋調速、變頻調速等多種方式。
7．1液力偶合器
　　液力偶合器調速應用較早，成本較低。但該技術(shù)屬于滑差功率消耗型調速技術(shù)，轉速越低，效率越低。它屬于一種機械傳輸裝置，必須插入在電機和水泵之間進(jìn)行安裝，對于水泵調速改造項目也不太適用，同時(shí)正因為它是電機和水泵的連接紐帶，一旦它發(fā)生故障，水泵將無(wú)法運行。另外它不能解決電機的啟動(dòng)問(wèn)題，電機仍然需要直接啟動(dòng)，啟動(dòng)沖擊較大。液力偶合器本身維護工作量也很大，需要經(jīng)常停機檢修，換件換油�；�于以上一些原因，盡管其成本低廉，除了歷史用戶(hù)以外，已經(jīng)很少有人采用，這種技術(shù)目前正被逐漸淘汰之中。
7．2串級調速
　　串極調速是將轉子滑差能量整流后再逆變回電網(wǎng)的一種調速方法，屬于滑差能量回饋型調速技術(shù)，比液力偶合器調速在技術(shù)上占優(yōu)。由于控制對象是電機轉子，使用目前耐壓水平的開(kāi)關(guān)器件就可以方便實(shí)現對高壓電機的控制。如果調速范圍要求不高時(shí)，串極調速裝置容量較小，成本也較低。但串極調速只適用于繞線(xiàn)式異步電機，鼠籠電機無(wú)法使用，而繞線(xiàn)式異步電機的滑環(huán)需要經(jīng)常停機維護。串極調速裝置本身是低壓大電流設備，效率和可靠性都不是很高，對電網(wǎng)會(huì )產(chǎn)生一定的諧波污染。同液力偶合器技術(shù)一樣，串極調速也沒(méi)有解決電機的啟動(dòng)問(wèn)題，需要配置一套專(zhuān)門(mén)的啟動(dòng)裝置。
7．3內反饋調速
　　內反饋調速技術(shù)實(shí)際上也是串極調速的一種，是將轉子滑差能量整流后，再逆變送入電機的另一套定子繞組。內反饋調速和一般串極調速技術(shù)相比，省掉了一臺逆變變壓器，但電機定子多了一套繞組，需要采用特殊制造的電機。同串級調速技術(shù)一樣，內反饋調速裝置控制的是轉差功率，如果水泵對調速范圍要求不高，裝置容量可以設計得比較小，可以有效降低設備體積和成本。內反饋調速的低轉速一般只能到60%，在高速段會(huì )產(chǎn)生5%的速度損失。由于設備本身的低電壓大電流特性，限制了它可實(shí)現調速的電機容量的范圍（對于1000KW/6KV電機，如果低調到60%的速度，調速裝置電流就達到800A），設備本身會(huì )對電網(wǎng)產(chǎn)生較大的諧波污染和功率因數滯后，需要采取諧波抑制和功率因數補償措施。內反饋調速技術(shù)同樣沒(méi)有解決電機的啟動(dòng)問(wèn)題，需要專(zhuān)門(mén)的啟動(dòng)設備。
7．4變頻調速
　　變頻調速技術(shù)和串級調速不同，它通過(guò)改變電機定子的供電頻率，實(shí)現對電機的速度控制，所以它適用于鼠籠型異步電動(dòng)機，克服了繞線(xiàn)式異步機需要經(jīng)常維護滑環(huán)的弊端。除了變頻器本身設備成本較高外，它的優(yōu)越性是顯著(zhù)的：
a適用于籠型異步機，也適用于繞線(xiàn)式異步機（只需將轉子繞組短接）。
b裝置電流小，可實(shí)現大容量異步電機的調速需要。
c由于直接控制電機定子供電頻率，可實(shí)現真正的軟啟動(dòng)，不需要專(zhuān)門(mén)的啟動(dòng)設備，減少啟動(dòng)沖擊。
d變頻器可以高精度(0.2‰)、高效率(>96%)、寬范圍(0%~100%)地實(shí)現對電機的調速控制。
e屬于高新技術(shù)產(chǎn)品，易于和自動(dòng)化系統聯(lián)機，提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平。
f基本免維護，幾乎沒(méi)有使用成本。
g易于直接構成閉環(huán)控制系統，實(shí)現水壓、流量、水位等的自動(dòng)控制。

　　當然變頻調速技術(shù)本身目前也有多種，如高-低方式變頻器調速（即用變壓器將電網(wǎng)高壓降為低壓，然后接低壓變頻器，控制低壓電機）、高-低-高方式變頻器調速（即用變壓器將電網(wǎng)的高壓降為低壓，然后接低壓變頻器，再用變壓器將變頻器輸出電壓升高，控制高壓電機），直接高-高方式變頻器調速（變頻器輸入側直接接高壓電網(wǎng)，輸出側直接連接高壓電機）等。單就水泵調速而言，由單元串聯(lián)組成的高-高方式變頻器在技術(shù)性能上占有一定優(yōu)勢。

8、HRSVERT-A變頻器在水泵調速上的應用
HARSVERT-A變頻器是一種單元串聯(lián)多電平高壓變頻器產(chǎn)品。分3KV、6KV、10KV三大系列，容量從250KVA-5000KVA，覆蓋的電機功率等級范圍為200KW-4000KW。HARSVERT-A變頻器目前已廣泛應用在市政供水、冶金、電力、石化等國民經(jīng)濟的各個(gè)領(lǐng)域。
8．1變頻器主要特點(diǎn)
a變頻器為高－高結構，輸入側直接連接用戶(hù)高壓開(kāi)關(guān)，輸出側直接連接水泵電機，不需輸出升壓變壓器。
b30、42或48脈沖輸入，電網(wǎng)側電流諧波小于4%，功率因數大于0.95(20~100%負載時(shí))，不需要功率因數補償和諧波抑制裝置。輸出正弦波電壓，電流諧波小于1%，不需要濾波器，可以直接使用普通異步電動(dòng)機。
c變頻器有共振點(diǎn)頻率跳躍功能，可有效避免風(fēng)機喘振現象。
d變頻器對電網(wǎng)電壓波動(dòng)有極強的適應能力，在±10%范圍內變頻器能滿(mǎn)載工作，電網(wǎng)波動(dòng)-35%時(shí)20秒內不停機，對42或48脈沖變頻器，主電源完全失電3秒內也不會(huì )停機。
e變頻器效率為96％（含變壓器）；
f本機操作和遠程監控均采用全中文界面，參數設定、故障查詢(xún)、功能設定、啟動(dòng)停機操作等全部為中文，適合于中國一般值班運行人員水平。
g具有故障自診斷功能，能對所發(fā)生的故障類(lèi)型及故障位置提供中文指示，功率電路模塊化設計，維護水平要求低。
h具有就地監控方式和遠方監控方式。
i調速范圍：0-100%連續可調，調頻精度為0.01Hz，加/減速時(shí)間0.1-3200 秒
j可自動(dòng)做運行記錄，可打印輸出運行報表。
k自備UPS，控制電源掉電報警但不會(huì )停機，可維持20分鐘。
8．2變頻器針對供水的專(zhuān)用功能
　　由于HARSVERT-A變頻器直接內置PLC，易于改變控制邏輯關(guān)系，可以適應多變的現場(chǎng)需要。在供水使用時(shí)，HARSVERT-A變頻器直接設置了閉環(huán)運行、自動(dòng)調度、閥門(mén)聯(lián)動(dòng)等專(zhuān)項功能。
閉環(huán)運行功能：
　　變頻器采集現場(chǎng)的水壓、水位、流量等數據（4~20mA信號），根據其設定值和實(shí)際值的變化情況，自動(dòng)調節變頻器輸出頻率，控制水泵轉速，實(shí)現恒壓供水、恒流量供水、或恒水位控制。
　　自動(dòng)調度功能：
　　用戶(hù)可根據一天內運行工況的需求情況，將變頻器的運行方式及給定值按對應的時(shí)間段一次性填入變頻器的自動(dòng)調度表，在一天之內變頻器將按照調度表自動(dòng)運行，不再需要運行人員隨時(shí)調整，實(shí)現真正無(wú)人值守。
閥門(mén)聯(lián)動(dòng)控制功能：
a水泵啟動(dòng)后，當泵口水壓達到規定值時(shí)，變頻器自動(dòng)開(kāi)啟閥門(mén)；
b在規定時(shí)間內，如果閥門(mén)無(wú)法開(kāi)啟到位，變頻器提供報警信息；
c需要停機時(shí)，變頻器自動(dòng)先關(guān)閉閥門(mén)，閥門(mén)全關(guān)后，變頻器自動(dòng)減速停機；
d在規定時(shí)間內，如果閥門(mén)無(wú)法關(guān)閉到位，變頻器提供報警信息，同時(shí)繼續運行保障供水安全；
e變頻器故障時(shí)，變頻器將首先自動(dòng)關(guān)閉閥門(mén)；
f閥門(mén)聯(lián)動(dòng)功能可以由用戶(hù)選擇有效或無(wú)效，同時(shí)不影響原有的開(kāi)閥和關(guān)閥控制功能。
9、結語(yǔ)
　　綜合本文所述，在供水系統中，調速水泵和定速水泵并聯(lián)運行時(shí)，由于分擔的流量不同，盡管速度不同，但水壓相同，不過(guò)變頻水泵有低速限制要求。如果水泵是根據流量變化來(lái)調節速度，在對水壓有要求時(shí)（壓力不變而流量變化，實(shí)際相當于管阻特性變化），不能簡(jiǎn)單按照功耗正比于流量的立方這種關(guān)系去計算節能效益，因為這種場(chǎng)合下（即管阻變化）這種關(guān)系并不成立。在水泵的諸多調速方法中，變頻調速是一種效果佳的方式，其中尤以單元串聯(lián)多電平變頻器為優(yōu)，它不僅效率高、功率因數高、而且波形好，對電網(wǎng)不產(chǎn)生諧波污染。HARSVERT-A變頻器還內置PLC，可以將不同用戶(hù)的不同要求和變頻器的啟動(dòng)停機操作進(jìn)行無(wú)縫集成，大大提高變頻器應用的自動(dòng)化程度。