【正文】 葉輪安裝在泵殼2內(nèi)，并緊固在泵軸3上，泵軸由電機(jī)直接帶動(dòng)，泵殼中央有一液體吸入口4與吸入管5連接，液體經(jīng)底閥6和吸入管進(jìn)入泵內(nèi)，泵殼上的液體排出口8與排出管9連接。在離心力的作用下，液體從葉輪中心被拋向外緣并獲得能量，以高速離開葉輪外緣進(jìn)入蝸形泵殼。液體由葉輪中心流向外緣時(shí)，在葉輪中心形成了一定的真空，由于貯槽液面上方的壓力大于泵入口處的壓力，液體便被連續(xù)壓入葉輪中。，盡量使電 動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行。 (2)如果電動(dòng)機(jī)功率選得過(guò)大，就會(huì)出現(xiàn)‘吠馬拉小車”現(xiàn)象，其輸出機(jī)械功 率不能得到充分利用，功率因數(shù)和效率都不高，不但對(duì)用戶和電網(wǎng)不利，而且還會(huì)造成電能浪費(fèi)。飛為電動(dòng)機(jī)的效率，即傳動(dòng)效率.按上式求出的功率，所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)等于或稍大于計(jì)算所得的功率。水泵的工況點(diǎn)是由水泵的性能曲線和管網(wǎng)的特性曲線的交點(diǎn)確定的。所以，水泵的調(diào)節(jié)從原理上講是通過(guò)改變水泵的性能曲線或管網(wǎng)特性曲線或二者同時(shí)改變來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種調(diào)節(jié)方式雖然簡(jiǎn)便易行，但往往造成很大的能量損失。因此，研究并改進(jìn)它們的調(diào)節(jié)方式，是節(jié)能最有效的途徑和關(guān)鍵所在水泵的調(diào)節(jié)方式可分為恒速調(diào)節(jié)與變速調(diào)節(jié)。 水泵的恒速調(diào)節(jié)主要有節(jié)流調(diào)節(jié)、動(dòng)葉調(diào)節(jié)、改變泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)三種.(1)節(jié)流調(diào)節(jié)節(jié)流調(diào)節(jié)是在水泵的出口或進(jìn)口管路上裝設(shè)閥門或擋板，通過(guò)改變閥門或擋板的開度，使裝置需要揚(yáng)程曲線發(fā)生變化，從而導(dǎo)致水泵工作點(diǎn)位置的變化。缺點(diǎn)是能量損失很大，目前正逐漸被其它調(diào)節(jié)方式所取代。對(duì)于大型的泵，可以采用液壓傳動(dòng)調(diào)節(jié).動(dòng)葉調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)是:在調(diào)節(jié)過(guò)程中其效率變化很小，能在較大范圍保持高效率。成本高，通常適用大容量水泵，對(duì)中小供水廠的水泵通常不適用。缺點(diǎn)是: 不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)、需要大量的機(jī)泵進(jìn)行合理搭配、隨著供水量的變化要不斷啟 停電機(jī)。因此，目前此種方法雖大量使用，但正逐步被新的流量調(diào)節(jié)方式取代從恒速調(diào)節(jié)的分析可以看出，由于恒速調(diào)節(jié)要不結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要 被變速調(diào)節(jié)所取代.。(1)變速傳動(dòng)裝置定速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的水泵可以通過(guò)傳動(dòng)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)變速調(diào)節(jié)。一類是有級(jí)變速裝置，如齒輪變速等。液力禍合器、 油膜轉(zhuǎn)差離合器及電磁轉(zhuǎn)差離合器在傳動(dòng)變速時(shí)具有一個(gè)共同的特點(diǎn):傳動(dòng)裝置 產(chǎn)生的傳動(dòng)損失在其所傳遞功率中所占的比例與水泵的轉(zhuǎn)速變化的大小成正比， 轉(zhuǎn)速變化越大，傳動(dòng)損失所占的比例也越大，因此，這類變速調(diào)節(jié)方式也被稱為低效變速調(diào)節(jié)方式。 調(diào)速型液力禍合器用于葉片式水泵的變速調(diào)節(jié)時(shí)，主要具有以下優(yōu)點(diǎn):可以輸出連續(xù)的、無(wú)級(jí)的、變化的轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)能空載或輕 載啟動(dòng)，降低啟動(dòng)電流，節(jié)約電能。 液力禍合器的缺點(diǎn):在電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速較低的場(chǎng)合，要求同樣的轉(zhuǎn)矩而采用 較小的轉(zhuǎn)速時(shí)，液力禍合器的工作腔直徑將加大，這不但增加了造價(jià)，而且還會(huì)使禍合器調(diào)速的延遲時(shí)間增加。在運(yùn)轉(zhuǎn)中隨著負(fù)載的變化，轉(zhuǎn)速比也相應(yīng)變化，因此不可能有精確的轉(zhuǎn)速比:液力禍合器一旦產(chǎn)生故障，水泵也不能繼續(xù)工作。電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是:可靠性高，只要把絕緣處理好，就能長(zhǎng)期無(wú)檢修運(yùn)行。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易，價(jià)格便宜。調(diào)速時(shí)響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng):噪聲較大。初投資低，特別是中小型變極電動(dòng)機(jī)價(jià)錢和定速電動(dòng)機(jī)相差不是很大:維護(hù)方便，除軸承外，不需要特別的維修，可靠性較高，在相當(dāng)惡劣的環(huán)境下可使用。此外，變極電動(dòng)機(jī)在變速時(shí)電力必須瞬間中斷，不能進(jìn)行熱態(tài)變換，因此在變速時(shí)電動(dòng)機(jī)有電流沖，則其切換裝置的安全可靠性尚需進(jìn)一步完善提高。2)異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速，極對(duì)數(shù)p一定的異步電動(dòng)機(jī)，在轉(zhuǎn)差率變化不大時(shí)，轉(zhuǎn)速基本上與電源頻率成正比?；谶@個(gè)原理，變頻調(diào)速就是用晶閘管等變流元件組成的變頻器作為變頻電源，通過(guò)改變電源頻率的辦法，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。 在供水系統(tǒng)中，最根本的控制對(duì)象是流量。常見的方法有閥門控制法和轉(zhuǎn)速控制法兩種。由于水泵的軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，因此水泵用變頻器來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速能實(shí)現(xiàn)壓力或流量的自動(dòng)控制，同時(shí)可獲得大量節(jié)能。 (l)閥門控制法:即通過(guò)關(guān)小或開大閥門來(lái)調(diào)節(jié)流量，而轉(zhuǎn)速保持不變(通常為額定轉(zhuǎn)速)。這時(shí)，管阻特性將隨閥門開度的改變而改變，但是揚(yáng)程特性不變。揚(yáng)程增加為H。DEJ成正比，其中Cp為比例常數(shù)，Q為流量。據(jù)有關(guān)資料介紹，水泵工作效率相對(duì)值(1)水泵工作效率的近似計(jì)算公式的近似計(jì)算公式如(): (2)不同控制方式時(shí)的工作效率 由式(，當(dāng)通過(guò)關(guān)小閥門來(lái)減小流 量時(shí)，由于轉(zhuǎn)速不變，n’=1，比值，可見，隨著流量的減小，水泵工作的效率降低十分明顯。就是說(shuō)，采用轉(zhuǎn)速控制方式時(shí)，水泵的工作效率總是處于最佳狀態(tài)。因此，在決定額定揚(yáng)程和額定流量時(shí)，通常裕量較大。 采用了轉(zhuǎn)速控制方式后，可將排水閥完全打開而適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速。這是變頻調(diào)速供水系統(tǒng)具有節(jié)能效果的另外一個(gè)方面. 圖 “兩種常見調(diào)速方式效率曲線”為典型的液力偶合器和常見變頻器的 效率一轉(zhuǎn)速曲線，隨著輸出轉(zhuǎn)速的降低，液力偶合器的效率基本上正比降低 (例 如:，75%，20%轉(zhuǎn)速時(shí)效率約019)，而 變頻器在輸出轉(zhuǎn)速下降時(shí)效率仍然較高 (例如:額定轉(zhuǎn)速時(shí)效率住97，增長(zhǎng)了5%以上，20%)。當(dāng)然，有一點(diǎn)我們應(yīng)該看到，就是用于水泵(風(fēng)機(jī))類負(fù)載時(shí)，由于其軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，雖然液力偶合器效率正比下降，但電動(dòng)機(jī)綜合軸功率還是隨著轉(zhuǎn)速的下降成二次方比例下降，因此也能起到節(jié)能作用。水的流量從零猛增到額定流量。壓力沖擊將使管壁受力而產(chǎn)生噪聲，猶如錘子敲擊管子一樣，故稱為水錘效應(yīng)。此外，水錘效應(yīng)也可能破壞閥門和固定件。這也同樣會(huì)引起壓力沖擊和水錘效應(yīng)。圖中，曲線1是異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，曲線2是水泵的機(jī)械特性，陰影部分是動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩T (即兩者之差).“可知，水泵在直接啟動(dòng)過(guò)程中，拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩寫的大小如陰影部分所示，是很大的。圖中，曲線簇1是異步電動(dòng)機(jī)在不同頻率下的機(jī)械特性，曲線2是水泵的機(jī)械特性，中間的鋸齒狀線是升速過(guò)程中的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩 (即不同頻率時(shí)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性與水泵機(jī)械特性之差)。 。(2)軸承的磨損也大為減小。 本章分析了供水系統(tǒng)的基本特性。在供水系統(tǒng)中采用變頻調(diào)速是由于水泵的功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，所以調(diào)速控制方式要比閥門控制方式作用:可以消除水錘效應(yīng)，減少電機(jī)電網(wǎng)沖擊，延長(zhǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行壽命。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)要求，有以下幾種方案可供選擇。它雖然簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)備成本，但在壓力設(shè)定和壓力反饋值的顯示方面比 較麻煩，無(wú)法自動(dòng)實(shí)現(xiàn)不同時(shí)段的不同恒壓要求，在調(diào)試時(shí)，PID調(diào)節(jié)參數(shù)尋優(yōu)困難，調(diào)節(jié)范圍小，系、動(dòng)態(tài)性能不易保證。 這種方式控制精度高、控制算法靈活、參數(shù)調(diào)整方便，具有較高的性能價(jià)格比，但開發(fā)周期長(zhǎng)，程序一旦固化，修改較為麻煩，因此現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的靈活性差，同時(shí)變頻器在運(yùn)行時(shí)，將產(chǎn)生干擾，變頻器的功率越大，產(chǎn)生的干擾越大，所以必須采取相應(yīng)的抗干擾措施來(lái)保證系統(tǒng)的可靠性。 (3)通用變頻器+PLC(包括變頻控制、調(diào)節(jié)器控制卜人機(jī)界面+壓力傳感器 這種控制方式靈活方便。通用性強(qiáng)，由于PLC產(chǎn)品的系列化和模塊化，用戶可靈活組成各種 規(guī)模和要求不同控制系統(tǒng)。同時(shí)由于P比 的抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高，因此系統(tǒng)的可靠性大大提高。通過(guò)變頻恒壓供水系統(tǒng)我們可以看出變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)檢測(cè)、控制系統(tǒng)、人機(jī)界面、通訊接口以及報(bào)警裝置等部分組成。(2)恒速泵:水泵運(yùn)行只在工頻狀態(tài)，速度恒定，它們用以在用水量增大而調(diào)速泵的最大供水能力不足時(shí)，對(duì)供水量進(jìn)行定量的補(bǔ)充. 此外，通常一些變頻系統(tǒng)還會(huì)增設(shè)附屬小泵，它只運(yùn)行于啟、停兩種工作狀態(tài)，用以在用水量很小的情況下(例如:夜間)對(duì)管網(wǎng)用水量進(jìn)行少量的補(bǔ)充. 在系統(tǒng)控制過(guò)程中，需要檢測(cè)的信號(hào)包括水壓信號(hào)、液位信號(hào)和報(bào)警信號(hào): (l)水壓信號(hào):它反映的是用戶管網(wǎng)的水壓值，它是恒壓供水控制的主要反饋信號(hào)。另外為加強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，還需對(duì)供水的上限壓力和下限壓力用電接點(diǎn)壓力表進(jìn)行檢測(cè)。(2)液位信號(hào):它反映水泵的進(jìn)水水源是否充足。控制系統(tǒng)要對(duì)系統(tǒng)實(shí)施保護(hù)控制，以防止水泵空抽而損壞電機(jī)和水泵。 (3)報(bào)警信號(hào):它反映系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，水泵電機(jī)是否過(guò)載、變頻器是否有異常，該信號(hào)為開關(guān)量信號(hào)。供水控制器直接對(duì)系統(tǒng)中的壓力、液位、報(bào)警信號(hào)進(jìn)行采集，對(duì)來(lái)自人機(jī)接口和通訊接口的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、實(shí)施控制算法，得出對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方案，通過(guò)變頻調(diào)速器和接觸器對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(即水泵成行控制. (2)變頻器:的控制信號(hào)改變調(diào)速泵的運(yùn)行頻率，完成對(duì)調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速控制。 2)變頻固定式:變頻器拖動(dòng)某一臺(tái)水泵作為調(diào)速泵，當(dāng)這臺(tái)水泵運(yùn)行在50Hz時(shí)，其供水量仍不能達(dá)到用水要求，需要增加水泵機(jī)組時(shí)，系統(tǒng)直接啟動(dòng)另一臺(tái)恒速水泵，變頻器不做切換，變頻器固定拖動(dòng)的水泵在系統(tǒng)運(yùn)行前可以選擇。 人機(jī)界面是人與機(jī)器進(jìn)行信息交流的場(chǎng)所。人機(jī)界面還可以對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視，對(duì)報(bào)警進(jìn)行顯示。同時(shí)通過(guò)通訊接口，還可以將現(xiàn)代先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到本系統(tǒng)中來(lái)，例如可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程的診斷和維護(hù)等。由于本系統(tǒng)能適用于 不同的供水領(lǐng)域，所以為了保證系統(tǒng)安全、可靠、平穩(wěn)的運(yùn)行，防止因電機(jī)過(guò)載、變頻器報(bào)警、電網(wǎng)過(guò)大波動(dòng)、供水水源中斷造成故障，因此系統(tǒng)必須要對(duì)各種報(bào) 警量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，由P比 判斷報(bào)警類別，進(jìn)行顯示和保護(hù)動(dòng)作控制，以免造成不必要的損失。由于全部變頻系統(tǒng)中，變頻器、控制器、電機(jī)均無(wú)備份設(shè)備，出現(xiàn)問(wèn)題無(wú)法切換，故目前多適用于用水量不大，對(duì)供水的可靠性要求不高的場(chǎng)合。在這種系統(tǒng)中，由于有多臺(tái)變頻器，各水泵既可以同時(shí)變頻運(yùn)行，也可以分別工頻運(yùn)行，使其可靠性、安全性、可調(diào)節(jié)性大大優(yōu)于國(guó)內(nèi)常見的各種控制方式，不過(guò)在成本上，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前國(guó)內(nèi)的常用的變頻恒壓供水系統(tǒng)。下面以單臺(tái)變頻器控制2臺(tái)水泵的方案來(lái)說(shuō)明。開始工作時(shí)，系統(tǒng)用水量不多，只有 1號(hào)泵在 變頻器控制下運(yùn)行，2號(hào)泵處于停止?fàn)顟B(tài)，控制系統(tǒng)處于狀態(tài) 1。 當(dāng)用水量再次增加，變頻器輸出頻率增加，則2號(hào)泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速也增加，當(dāng)變頻器增加到 最高輸出頻率時(shí)，表示只有1臺(tái)水泵工作已不能滿足系統(tǒng)用水的要求，此時(shí)，通過(guò)控制系 統(tǒng)的控制，2號(hào)泵從變頻器電源轉(zhuǎn)換到普通的交流電源，而變頻器電源啟動(dòng)1號(hào)泵電機(jī)，控制系統(tǒng)處于狀態(tài)4. 當(dāng)控制系統(tǒng)處于狀態(tài)4時(shí)，用水量又減少，變頻器輸出頻率減少，若減至設(shè)定頻率時(shí)，表示 只有1臺(tái)水泵工作已能滿足系統(tǒng)供水的要求，此時(shí)，通過(guò)控制系統(tǒng)的控制，2號(hào)泵從變頻器電源轉(zhuǎn)換到普通的交流電源，而變頻器電源啟動(dòng)1號(hào)泵電機(jī)，控制系統(tǒng)處于狀態(tài)4。如此循