泵浦行业现代化节能驱动与智能驱动

1泵浦行业特点

2传统泵浦机械电控柜主要缺失

3 泵浦行业待解决电气问题

4 各种启动装置启动特性比较

5 流体机械、产业机械、机床行业应用

6 推荐替代产品

7 替代的主要效益

8 节电模式

9 使用传统交直交变频器主要缺失

10 传统软启动与瘦斯达变频式软启差异分析

1. 泵浦行业特点

   

 

 

小功率容量泵浦采用直接启动造成瞬间泵浦震动，泵浦发热量提高寿命缩短，接触器频繁故障烧毁，电流冲击与机械冲击造成用户难以忍受的困扰问题。

中大功率容量泵浦负载通过压力/流量传感器检测信号控制电磁阀做加载-卸载节能控制，虽然可以降低管路损耗，但卸载时泵浦持续运行浪费50%左右流动电费，而且电机功率因数严重落后，既浪费能源又需投资功率因数提高的成本，而且电网变压器容量还要加大缴交更多的基本电费。泵浦驱动电机如果没有合适的启动装置，由于启动电流为额定6-8倍，电网容量必须加大（导致基本电费提高），否则电力公司收取巨额超容罚款。

泵浦的使用环境潮湿多水，开关设备及水泵电机很容易故障，因此，用户的电气设备故障率高，电机烧毁严重，特别是采用传统变频器驱动的电机，因为突波电压导致绝缘破坏而烧毁线圈，由于转子放电导致电腐蚀现象轴承很快就损坏。

传统泵浦机械电控柜均采用接触器或交直交变频器电控柜，由分离式电气器件组成，成本高体积大，配线复杂损耗大（星三角启动就必须六条动力线），故障率高需要专责电气人员定期检修，电网容量需求大运行效率低导致电费高还必须投资节能改造、技术改造、无功补偿、谐波污染防治等设备（参考以下图表）。

 

2. 传统泵浦机械电控柜主要缺失

瘦斯达交流驱动器替代传统电控柜的效益：

降低20%电气总投资费用，每月节约20%+20%电费，电控柜缩小80%体积。

当前水泵采用传统变频器节能驱动较多，但是实务上变频器大部分时间是全速运行，这样不但不节能反而因为变频驱动系统有15%基本损耗，PWM电磁噪音产生环境污染问题，无法旁路运行节电效果大打折扣。

当前有许多泵浦负载驱动电机采用变频器作为节能驱动，实际上都是使用在全速与停机两点之间做起停控制，调速范围很窄（因为调速后的流量及压力参数均会平方下降）。采用变频器驱动泵浦投资成本高，不但不节电（更浪费电）而且电机噪音污染严重，变频器所产生的电网污染、无线电干扰自动化设备，变频器环境污染问题更为严重加大电气抢修人员负担；谐波污染加大变压器发热寿命减短，谐波影响到二次变电所正常运作。

 

3. 泵浦机械待解决电气问题

1. 降低电气总投资成本，也就是降低电控柜、动力线等费用。

2. 电控柜缩小体积。

3. 节电；每月基本电费与流动电费均有效下降。

4. 提高可靠性，接触器不要故障。

5. 避免水锤现象，降低管网压力与损耗。

6. 免除再投资购买各种电气辅助设备。

7. 智能自动化节能驱动控制。

8. 现代化人机界面控制。

4. 各种启动装置启动特性比较

传统电气工程师都是按照电机5-8倍启动特性设计驱动控制；电机不能随意启停，越大功率限制越严格，因为会影响到电网质量、电机寿命、输配电线、开关设备、负载安全等连串问题。

西普瘦斯达变频式电机软启动器将改变过去百年来交流电机启动冲击电流问题；瘦斯达驱动交流异步电机在满载转矩时的启动电流只需要额定电流（参考图一到图三）。

瘦斯达节能型交流驱动器-A6是替代传统电控柜的核心部件，采用变频式交交变频技术在满载转矩启动时只需额定电流，大幅度降低电网容量需求。还有智能信息物联网通讯，半导体器件全数字控制技术，带有节能与全方位电机保护功能，是21世纪最先进可靠的交流异步电机绿色节能智能控制产品。

由于没有启动冲击电流发生，交流电机可以随意启停控制，不会增加电网容量、开关设备、输配电线等负担，也没有电网谐波污染，电机寿命也不受影响，那么电机任意启停没有限制；这样才能有效提高能源利用率，改变了传统电机节能降耗的观念。

图四及图五说明了环保型绿色变频器的输出特性，与传统电压型变频器具有相同的输出特性，输出高转矩，分为恒转矩-G与平方递减转矩-P输出特性。

  

      图一：启动电流特性                                   图二：软启动特性                                   图三：启动转矩特性

 

        图四 X7输出转速与输出电压曲线                       图五 X7输出转速与输出转矩曲线

5. 流体机械、产业机械与机床行业应用

传统移相软启动器有局限性，就是无法带载启动，因为采用移相减压原理将抑制启动电流，而交流异步电机的特性是电压与电机转矩平方成比例，因此即使在流体机械的应用里，如果有回风、持压或锈泵都是无法顺利启动的，也就是如果有负载时启动电流还是非常大的，所以传统移相式电机软启动器应用的市场就局限于风机、水泵、压缩机等负载，无法带载启动。

瘦斯达采用交交变频转矩控制技术（VVVF）作为启动技术，驱动电机在额定负载情况下启动电流也只有额定电流而已（请参考上图）。简易型家族具有递减转矩输出（P）与恒转矩输出（G）两种输出特性可选，突破了传统软启动器的局限性；P递减转矩输出特性可应用于流体机械应用还可解决带载启动问题，G型恒转矩输出特性可应用在产业机械与工具机械负载。

瘦斯达在城市供水/水处理机械应用具有独特的特殊效果；城市供水对于管网压力的变化及大小必须管理，否则会造成水管破裂、压力不足的缺水现象发生。瘦斯达交流驱动器具有软启停控制防水锤功能、压力检测及流量检测功能，对于管网压力过大或压力不足均能报警或做启停控制。瘦斯达具有现代化触摸屏监控选件功能，可以实时记录全年每日每分每秒的压力、流量及电气参数作为工程师的数据参考及决策用途。

农村灌溉供水采用传统接触器、软启动器等会产生较大的启动问题，由于农村的电网容量较小，压降大，启动电流过大会产生巨大的压降，造成水泵电机无法启动现象，采用瘦斯达交流驱动器可得到最小的电控柜体积，成套装置成本最低，最有效的水泵驱动控制技术（瘦斯达启动电流比传统电机软启动器低两倍以上）。

    

 

泵浦机械所有的交流异步电机驱动控制均可选用西普产品。

 

6. 推荐替代产品

  

造纸厂的泵浦数量最多，水泵、定量泵、纸浆泵、循环泵等，这些泵浦当前存在许多电气问题以及巨大的节能空间，采用瘦斯达节能型交流驱动器能够得心应手，节电效果惊人。

城市供水就是自来水事业，瘦斯达节能型交流驱动器替代传统电控柜或移相式软启动器能够有效解决传统电控柜的问题与困难，降低网管损失，避免水锤及水管破裂而且节约巨额电费，避免再投资购买节能改造、技术改造、无功补偿、污染防治等设备。

循环水泵应用

瘦斯达节能型交流驱动器可接受物理量反馈控制，作为电机启停控制信号，全速时可以旁路运行没有额外损耗发生，采用变频式技术，可带载启动没有冲击电流。具有泵停功能防止水锤现象。

油田注水泵、、城市供水等使用瘦斯达节能型交流驱动器能够解决传统驱动控制的问题以及提高非常大效益，是最重要油田行业交流异步电机节能驱动智能控制产品。

用户如需调速，可选用环保型绿色变频器（A7/H7）替代传统电压型变频器，这样没有谐波污染及电机PWM噪音无线电干扰等问题。

 

恒压供水采用变频器是先加压后输送原理（解决压力与流量平方下降的参数变化问题），恒压供水解决高处安装水塔的困难，采用普司达环保型绿色变频器替代传统交直交变频器可以避免变频器环境污染问题发生，投资费用还要更小，是21世纪先进的恒压供水驱动控制技术。传统恒压供水选择使用电机软启动器一拖三的原理设计电控柜，传统一拖三的购置成本比瘦斯达交流驱动器性价比还要低许多；因为瘦斯达交流驱动器具有65种保护功能、局网或总线通讯功能、体积是传统电控柜的20%，只需三条电机线（六条线时可提高驱动容量1.732倍），安全系数更高，没有接触器的烦恼问题。

 

风机、水泵各种控制装置性能比较

 

 

推荐节能驱动选型

替代传统高压变频器方案、替代传统高压电机软起动器、替代星三角降压等各种软启动装置

1. 选用瘦斯达节能型交流驱动器-A6/H6替代传统移相式电机软启动或星三角降压启动装置达到无启动冲击电流降低电网容量达到降低基本电费，运行时可通过PFC控制解决大马拉小车问题达到减免无功补偿设备，2X二段速度低速节能，可频繁启动提高能源利用率达到降低流动电费目的，利用负载物理量检测反馈来自动启停电机，调整电机做功满足变动负载特性需要。

2. 选用瘦斯达变频式交流驱动器-A5/H5替代传统移相式电机软启动或星三角降压启动装置，无启动冲击电流降低电网容量达到降低基本电费；可使用多次启动模式提高能源利用率达到降低流动电费目的，利用开关量反馈控制电机启停方式调整做功满足变动负载特性需要。

3. 选用普司达环保型绿色变频器-A7/H7直接替代传统交直交变频器或高压单元串联变频器，具有前面两种产品的功能特性还增加变频调速功能；虽然两者虽然都是变频器，性能却大不相同；普司达产品没有电网污染问题也没有高频干扰污染问题不必投资谐波抑制设备，而且提高25%以上的节能效果及旁路节能运行。

4. 直接选用普司达智能全数字电控柜-P，由本公司按照客户需要推荐各种现代化驱动控制装置全面解决传统泵浦机械问题，降低电气总投资成本，降低电费及检修成本，智能制造控制。

5. 单相电源请选用单相变频式交流驱动器-M6或单相变频式电机软启-M5；需要调速请选用环保型绿色变频器-M7，以上均可直接驱动单相电机.

7. 替代的主要效益

1. 电气投资总成本下降20%左右。

2. 电控柜体积缩小80%。

3. 电网容量下调20%-基本电费下降20%。

4. 接触器采用半导体过零开关控制，没有火花拉弧现象。

5. 防水锤效应，降低管网损失，恒压、恒流量闭环控制。

6. 间歇性做功节能控制-流动电费下降20%左右。

7. 不必再投资购买节能改造、技术改造、无功补偿、污染防治设备。

8. 具有远程监控功能，局网、总线、RS-485，MODBUS-RTU，PROFIBUS-DP

9. 全方位电机保护功能，电机不再烧毁。

10. 智能全数字电控柜，显示屏或触摸屏现代化人机界面。

8. 节电模式

 

标准节能：间歇性做功提高能源利用率。

旁路节能：负载率较高时可以旁路运行（DOL），没有多余损耗。

闭环节能：通过开关量传感器反馈信号作为启停指令。

轻载节能：透过PFC功能达到轻载自动降压达到降低运行损耗提高功因功能。

低速节能：不均匀负载在等待期间可以降低转速2X运行达到节能效果（例如输送带）。

调速节能：流体机械的转速与功率成三次方关系，恒转矩输出则为正比例关系。

H5/A5节能模式

软启停控制是最通用的节能模式，利用手动或者负载信号检测反馈开关量来启停电机达到控制做功的目的，例如：空压机、风机、泵类、压缩机利用压力传感器的上下限开关量来启停驱动电机。H5本身采用变频式技术，瘦斯达可以无冲击电流平滑启停电机，即使在满载转矩下也只需要额定电流，电网没有谐波污染问题；瘦斯达驱动时交流异步电机没有启动冲击电流而且能够满载恒转矩启动的特性将颠覆交流电机驱动控制传统观念。

固定电费评估：由于没有启动冲击电流，电网变压器容量可以有效下降，至少节约25%的固定电费。

流动电费评估：依据负载做功需求情况来决定驱动电机的启停控制，提高能源利用率。节电效果可能30%（依据工况决定）。

主要节能降耗技巧可点击参考瘦斯达节能降耗技巧。

H6/A6节能模式

在H5节能模式的基础上增加轻载节能与低速节能的功能；

大马拉小车是目前最普遍的现象，也就是电机运行在额定负载以下，这样会提高线损、降低功因提高无功补偿设备费用。轻载节能就是解决大马拉小车的问题。

低速节能在输送带系统普遍应用，例如机场、商场、地铁等没有旅客时可以降低转速达到有效节能的目的，在电磁阀控制系统卸载时也能再次降低损耗50%左右。虽然传统变频器也能做到，但是必须支付额外15%的损耗、电网谐波污染、PWM噪音、无线电干扰等成本问题。

H7/A7节能模式

流体机械最重要的调速目的在于节能，因为速度与功率三次方的比例，节能效果明显。产业机械转速与功耗成正比关系，但是更多的目的在于生产工艺需要。

H7/A7就是绿色变频器，采用特殊VVVF控制技术，能够实现传统变频器的节能省电功能，而且还提高15%以上节电空间（高压可提高25%），没有电网污染、无线电干扰与PWM噪音问题。

还有比传统变频器更好的地方就是H7能够旁路运行，在接近工频速度就可以直接旁路，这是传统变频器做不到的。其他功能请参考H5及H6相同的节能模式介绍。

详细应用技术请参考瘦斯达节能降耗原理资料

9. 使用传统交直交变频器的缺失

传统电压型变频器采用交直交技术造成电网谐波电流污染严重，又是采用高频载波PWM技术，带来了极大的无线电干扰（EMI）与PWM污染问题，导致驱动电机损耗提高10%左右，电腐蚀现象严重，线圈承受3倍的突波电压，电机驱动线集肤效应严重。

低压电压型变频器驱动系统的损耗超过15%以上，高压多电平控制技术因为使用移相变压器导致效率再降低10%以上，因此传统高压变频器体积大、价格高、器件多、故障率高、运行效率低的特点。

传统电压型变频器的环境污染问题严重，治理需要投资高于变频器的价格，而且无法全部有效抑制，治理设备的损耗更大。因此完全失去了节能驱动的价值。

  

10. 传统软启动与瘦斯达变频式软启动差异分析

采用传统移相电机软启动器作为电机驱动控制产品的效果有限，除了降低少部分启动电流外没有其他效益产生，因为移相软启动器启动电流在2-6倍（直接启动5-8倍），不能带载启动（电压与转矩平方成比例），因此常有启动失败问题发生。采用移相电机软启动器还必须进行节能改造，无功补偿等设备投资。

瘦斯达节能型交流驱动器替代传统移相式电机软启动器具有许多效益，参考下列表格。