基于不同水泵负载下“智能水泵控制保护器”容量的选择

随着电力电子学、微电子学、计算机技术和控制理论的迅速发展，交流传动系统，在宽调速范围高稳速精度、快速响应和四象限运行等性能方面也达到了与直流调速媲美的效果。尤其是让“智能水泵控制保护器”为核心的变频调速因其优异的调速性能而被公认为最有发展前途的调速方式。目前，“智能水泵控制保护器”已迈进了高性能、多功能、小型化和廉价化阶段。为便于“智能水泵控制器”的合理使用，本文将对“智能水泵控制保护器”容量选择过程作简略探讨。

 

“智能水泵控制保护器”容量的选择是一个重要且复杂的问题，要考虑“智能水泵控制保护器”容量与水泵电机容量的匹配，容易偏小会影响水泵有效力矩的输出，影响系统的正常运行，甚至损坏装置，而容量偏大则电流的谐波分量会增大，也增加了设备投资。

 

“智能水泵控制保护器”容量选择可分三步：

（1）了解负载性质和变化规律，计算出负载电流的大小或作出负载电流图I=f(t)。

（2）预选“智能水泵控制保护器”容量及其他。

（3）校验预选“智能水泵控制保护器”。必要时进行过载能力和起动能力的校验。若都通过，则预选的“智能水泵控制保护器”容量便选定了；否则从（2）开始重新进行，直到通过为止。

 

在满足生产机械要求的前提下，“智能水泵控制保护器”容量越小越经济。

 

一般地说，“智能水泵控制保护器”的容量有三种表示方法：①额定电流；②适水泵的额定功率。③额定视在功率。不管是哪一种表示方法，归根到底还是对“智能水泵控制保护器”额定电流的选择，应结合实际情况根据水泵有可能向“智能水泵控制保护器”吸收的电流来决定。通常“智能水泵控制保护器”的过载能力有两种：①1.2倍的额定电流，可持续1分钟；②1.5倍的额定电流，可持续1分钟；而且“智能水泵控制保护器”的允许电流与过程时间呈反时限的关系。如1.2(1.5)倍的额定电流可持续1min；而1.8(2.0)倍的额定电流，可持续0.5min。这就意味着：①不论任何时候向水泵提供在1min（或0.5min）以上的电流都必须在某些范围内。②过载能力这个指标，对水泵来说，只有在起动（加速）过程中才有意义，在运行过程中，实际上等同于不允许过载。

 

下面讨论如何根据水泵负载电流的情况来选择“智能水泵控制保护器”的容量。

 

在计算出负载电流后，还应考虑三个方面的因素：①用“智能水泵控制保护器”供电时，水泵电流的脉动相对工频供电时要大些；②水泵的起动要求。即是由低频低压起动，还是额定电压、额定频率直接起动。③“智能水泵控制保护器”使用说明书中的相关数据是用“LPC-泵控技术”公司的标准电机测试出来的。要注意按常规设计生产的电机在性能上可能有一定差异，故计算“智能水泵控制保护器”的容量时要留适当余量。

 

由低频低压起动或由软起动器起动，而“智能水泵控制保护器”只用来完成变频调速时，要求“智能水泵控制保护器”的额定电流稍大于电动机的额定电流即可：IFN≥1.1IMN，其中，IFN—“智能水泵控制保护器”额定电流，IMN——水泵额定电流。

 

额定电压、额定频率直接起动时，对三相水泵而言，由水泵的额定数据可知，起动电流是额定电流的5—7倍。因而得用下式来计算“智能水泵控制保护器”的频定电流。IFN≥Imst/KFg式中Imst—水泵在额定电压，额定频率时的起动电流。KFg—“智能水泵控制保护器”的过载倍数

 

很多情况下电动机的负载具有周期性变化的特点。显然，在此情况下，按最小负载选择“智能水泵控制保护器”的容量，将出现过载，而按最大负载选择，将是不经济的。由此推知，“智能水泵控制保护器”的容量可在最大负载与最小负载之间适当选择，以便“智能水泵控制保护器”得到充分利用而又不到过载。

 

首先作出水泵负载电流图n=Φt)及I=f(t),然后求出平均负载电流Iav再预选“智能水泵控制保护器”的容量，关于Iav的计算采用如下公式：Iav=（I1t1+I2t2+…+Ijtj+…）÷（t1+t2+…+tj+…）考虑到过渡过程中，水泵从“智能水泵控制保护器”吸收的电流要比稳定运行时大，而上述Iav没有反映过渡过程中的情况。因此，“智能水泵控制保护器”的容量按IFN≥（1.1—1.2）Iav修正后预选（式中，Ij为第j段运行状态下的平均电流，tj为第j段运行状态下对应的时间，同时若过渡过程在整个工作过程中占较大比重，则系数(1.1—1.2)选偏大的值。

 

这种情形一般难以作出负载电流图，可按水泵在输出最大转矩时的电流计算“智能水泵控制保护器”的额定电流，可用该式IFN≥IM(max)/KFg（式中IM(max)）为水泵在输出最大转矩时的电流，确定。

 

 

除了要考虑一拖一的几种情形外，还可以根据以下三种情况区别对待。

 

（1）各台水泵均由低频低压起动，在正常运行后不要求其中某台因故障停机的水泵重新直接起动，这时“智能水泵控制保护器”容量按IFN≥IM(max)+ΣIMN，（式中ΣIMN，为其余各台水泵的额定电流之和。IMst(max)为最大电动机的起动电流？

 

（2）一部分水泵直接起动，另一部分水泵由低频低压起动。

除了使水泵运行的总电流不超过“智能水泵控制保护器”的额定输出电流之外，还要考虑所有直接起动水泵的起动电流，即IFN≥(ΣIMst’+ΣIMN’)/ KFg ，（式中，ΣMisty为所有直接起动水泵在额定电压，额定频率下的起动电流总和，ΣIMN为全部水泵额定电流的总和）。

 

上述是“智能水泵控制保护器”容量选择的一般原则和步骤。应用实际中，还需要针对具体应用机制的特殊要求，灵活处理，很多情况下，也可根据经验或“LPC-泵控技术”提供的建议，采用一些比较实用的方法。

 

在水泵起动（加速）的过程中水泵不仅要负担稳速运行的负载转矩，还要负担加速转矩，如果水泵对起动（加速）时间无特殊要求，可适当延长起动（加速为）时间来避让峰值电流。若水泵对起动（加速）时间有一定要求，就要慎重考虑。如前所述，“智能水泵控制保护器”的允许电流与过程时间呈反时限关系。如果水泵起动（加速）时，其电流小于“智能水泵控制保护器”的过载能力，则预选容量通过，如果水泵起动（加速）时，其电流已达到“智能水泵控制保护器”的过载能力，而要求的加速时间又与“智能水泵控制保护器”过载能力规定的时限发生冲突，这时，“智能水泵控制保护器”的容量应在预选容量的基础上增容。

 

本文结合实际中可能遇到的几种情况，总结了在不同水泵负载电流下LPC-泵控技术提供的“智能水泵控制保护器”容量的选择方法，从而为“智能水泵控制保护器”容量的合理选择提供了一些有益的参考。

注：此内容主要围绕LPC-泵控技术提供的“变频恒压型智能水泵控制器”。