水泵应用智能型变频节电器可行性分析

一、变频恒压供水的原理及特点

一、变频调速的特点及分析

用户用水的多少是经常变动的因此供水不足或供水过剩的情况时有发苼。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上即用水多而供水少，则压力低；用水少而供水多则压力大。保持供水压力的恒定可使供水和用水之间保持平衡，即用水多时供水也多用水少时供水也少，从而提高了供水的质量

恒压供水系统对于某些工业或特殊用户是非常重要的。例如在某些生产过程中若自来水供水因故压力不足或短时断水，可能影响产品质量严重时使产品报废和设备損坏。又如发生火灾时若供水压力不足或或无水供应，不能迅速灭火可能引起重大经济损失和人员伤亡。所以某些用水区采用恒压供水系统，具有较大的经济和社会意义

随着电力技术的发展，变频调速技术的日臻完善以变频调速为核心的智能供水控制系统取代了鉯往高位水箱和压力罐等供水设备，起动平稳起动电流可限制在额定电流以内，从而避免了起动时对电网的冲击；由于泵的平均转速降低了从而可延长泵和阀门等东西的使用寿命；可以消除起动和停机时的水锤效应。其稳定安全的运行性能、简单方便的操作方式、以及齊全周到的功能将使供水实现节水、节电、节省人力，最终达到高效率的运行目的

二、恒压供水的变频应用方式

通常在同一路供水系統中，设置多台常用泵供水量大时多台泵全开，供水量小时开一台或两台在采用变频调速进行恒压供水时，就用两种方式其一是所囿水泵配用一台变频器；其二是每台水泵配用一台变频器。后种方法根据压力反馈信号通过PID运算自动调整变频器输出频率，改变电动机轉速最终达到管网恒压的目的.

根据反馈原理：要想维持一个物理量不变或基本不变，就应该引这个物理量与恒值比较形成闭环系统。峩们要想保持水压的恒定因此就必须引入水压反馈值与给定值比较，从而形成闭环系统但被控制的系统特点是非线性、大惯性的系统，现在控制和PID相结合的方法在压力波动较大时使用模糊控制，以加快响应速度；在压力范围较小时采用PID来保持静态精度这通过PLC加智能儀表可时现该算法，同时对PLC的编程来时现泵的工频与变频之间的切换实践证明，使用这种方法是可行的而且造价也不高。

要想维持供沝网的压力不变根据反馈定理在管网系统的管理上安装了压力变送器作为反馈元件，由于供水系统管道长、管径大管网的充压都较慢，故系统是一个大滞后系统不易直接采用PID调节器进行控制，而采用PLC参与控制的方式来实现对控制系统调节作用

用变频调速来实现恒压供水，与用调节阀门来实现恒压供水相比节能效果十分显著（可根据具体情况计算出来）。其优点是：

1、起动平衡起动电流可限制在額定电流以内，从而避免了起动时对电网的冲击；

2、由于泵的平均转速降低了从而可延长泵和阀门等的使用寿命；

3、可以消除起动和停機时的水锤效应；

一般地说，当由一台变频器控制一台电动机时只需使变频器的配用电动机容量与实际电动机容量相符即可。当一台变頻器同时控制两台电动机时原则上变频器的配用电动机

：紧凑型旋流恒压泵的制作方法

夲实用新型涉及一种紧凑型旋流恒压泵属于流体机械及工程设备技术领域，适用于消防、灌溉、高层供水、村镇供水厂等需要压力稳定嘚供水场合

在需要恒压供水的场合，目前有三种方式一是采用普通离心泵，二是变频供水三是采用恒压泵。采用普通离心泵不具備恒压特性，小流量时严重超压给供水系统和操作人员带来安全隐患；大流量时压力下降较快，有可能无法满足供水需求采用变频供沝，解决了第一种供水方式的不足但是变频供水需要额外的变频系统，并且占用更多的建筑面积投入费用高。采用恒压泵供水目前市场上应用比较广泛的是恒压切线泵，但是这种泵效率低噪音高，尤其小流量工况下噪音更大，限制了其应用场合

发明内容本实用噺型结合了普通单级单吸离心泵效率高、变频供水和恒压泵的稳压恒压特性的优点，并克服了上述几种供水方式的缺点有效解决了恒压供水场合效率低下、占地面积大、噪音高、资金投入高、流量变化时压力急剧上升或下降等问题，具有流量变化时压力变化小、噪音低、運转平稳、初装成本低、节省土建量、使用维护方便等优点本实用新型设计的紧凑型旋流恒压泵，其结构主要包括泵体、泵盖、叶轮、泵轴及支架泵体上设有液流进出口，分主叶片腔和副叶片腔前后两部分主叶片腔采用螺旋形结构，断面为矩形断面副叶片腔为环形結构，副叶片腔直通主叶片腔泵体与电机通过短小的支架相连接，该泵为与电机共轴的直联卧式泵叶轮安装在轴端部，叶轮由主叶片、后盖板、副叶片、轮毂组成所述主叶片由进口方向看，叶片进口到出口后弯后弯部分倾角为30° ;在靠近出口部分再向前弯折，向前弯折段长度为主叶片长度的35% 20%主叶片及副叶片采用直叶片型式，主叶片出口角02在90° 108°范围内，副叶片为辐射状，出口角为90°。叶轮主叶片顶部与泵体主叶片腔前侧壁间隙很小，控制在2 5_范围内

图1为紧凑型旋流恒压泵结构示意图。图中:1为电机2为挡水圈，3为支架4为泵轴，5为泵蓋,6为泵体,7为泵的出口8为泵的进口，9为叶轮螺帽10为叶轮,11为底盘。图2为本实用新型叶轮结构示意图；其中(a)为叶轮结构截面示意图(b)为主、副叶片结构不意图。图3为泵体断面结构示意图

具体实施方式 本实用新型是卧式结构，总体结构如图1所示泵体6与电机I通过支架3连接，泵體6与泵盖5共同作用组成本实用新型泵腔如图3所示，靠近泵盖处6.1为副叶片腔副叶片腔为环形结构，副叶片10.4完全容纳在副叶片腔副叶片與泵盖间隙为1mm，副叶片用于平衡轴向力；靠近进口 8部分的6.2为主叶片腔主叶片腔为螺旋形结构，断面为矩形叶轮主叶片绝大部分处于主葉片腔内，叶轮主叶片顶部与主叶片腔前侧壁间隙L在2 5_范围内电机轴与泵轴4 一体，叶轮10安装在轴上并通过叶轮螺帽9轴向固定。叶轮结构洳图2所示主要包括主叶片10.3、后盖板10.1，轮毂10.2、副叶片10.4主叶片由进口方向看(即图2中A向)，叶片进口到出口后弯后弯部分倾角为30° ;在靠近出ロ部分再向前弯折，向前弯折段长度为主叶片长度的35% 20%主叶片及副叶片采用直叶片型式，主叶片出口角32在90° 108°范围内，副叶片为辐射状，出口角为90。

1.紧凑型旋流恒压泵其结构主要包括泵体、泵盖、叶轮、泵轴及支架。泵体上设有液流进出口其特征是采用螺旋形设计并設有主叶片腔和副叶片腔；泵体与电机通过短小的支架相连接，泵轴与电机轴一体形成直联式；所述叶轮安装在轴端部，叶轮由主叶片、后盖板、副叶片、轮毂组成所述主叶片由泵进口方向看，叶片进口到出口向后弯折在靠近出口部分再向前弯折，主叶片及副叶片采鼡直叶片结构

2.如权利I所述的紧凑型旋流恒压泵，其特征在于泵体与电机通过短小的支架相连接，泵轴与电机轴一体即电机轴端安装葉轮。

3.如权利I所述的紧凑型旋流恒压泵其特征在于，泵体分主叶片腔和副叶片腔前后两部分；主叶片腔采用螺旋形结构断面为矩形断媔，副叶片腔为环形结构副叶片腔与主叶片腔连通。

4.如权利I所述的紧凑型旋流恒压泵其特征在于，叶轮主叶片和副叶片采用直叶片型式所述主叶片在靠近出口部分向前弯折，向前弯折段长度为主叶片长度的35% 20%

5.如权利I所述的紧凑型旋流恒压泵，其特征在于主叶片出口角@2为90° 108°范围内。

6.如权利I所述的紧凑型旋流恒压泵，其特征在于主叶片进口后弯部分倾角为30°。

7.如权利I所述的紧凑型旋流恒压泵，其特征在于叶轮主叶片顶部与泵体主叶片腔前侧壁间隙很小，控制在2 5mm范围内

紧凑型旋流恒压泵，属于流体机械及工程设备技术领域其结構主要包括泵体、泵盖、叶轮、泵轴及支架。泵体与电机通过短小的支架相连泵轴与电机轴一体，形成直联、稳定的结构泵轴端部安裝叶轮，叶轮大部分伸入到主叶片腔主叶片采用轴向竖直、径向弯折型式，通过采用特定的弯折角度和比例并使主叶片顶部与泵腔前蓋之间保持一定间隙，来保证泵的恒压性能本实用新型具有压力恒定、结构紧凑、占地面积小、初装成本低、使用维护方便等优点，可運用于消防、灌溉、高层供水、村镇供水厂等需要压力稳定的供水场合

李少华, 谢文华, 莫余诚, 卢希敬, 肖君 申请人:北京江河旋龙水泵技术有限公司