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摘要：本文通过对变频器和软启动器在供水系统中的应用进行比较，对软启动器控制原理进行介绍，具体以采用变频器控制的供水系统为例进行计算，总结出变频器控制系统在节能降耗方面比软启动器更具有优势。
关键词：变频器；软启动器；供水系统
中图分类号：TM921.51文献标识码：A文章编号：1006-8937（2011）10-0111-01
现代企业在生产过程中对设备的功能、稳定性以及节能降耗等方面因素的重视、要求意识日益提高，经常寻求一些解决方案，以实现合理利用、经济有效、节能降耗的目的。而控制技术的不断提升，使这些要求逐步得到解决和满足。在此，文章根据日常使用维护经验，仅对变频器和软启动器在供水系统中应用进行比较分析。
对于一条完整的供水系统来说，水泵电机是它的主要的耗能设备，而其用于启停控制系统的设备主要有接触器系统、软启停系统、变频器启停系统。目前在15 kW以上大功率供水系统中选用较多的是软启动和变频器启动系统。变频器和软启动设备都属于降压启动范畴，其中，变频器控制系统是通过改变频率（内部原理：AC-DC-AC）来达到降压启动的目的；而软启动控制系统是通过改变晶闸管的导通角来达到电压由0到全电压的启动过程，以此减小启动时造成局部电网压降影响以及停止时在供水系统中造成水锤效应。变频器控制系统不但在所有功率范围内具有同样的功能，而且在节能降耗方面更具有较大的优势。
1软启动器控制原理
软启动器是采用单片微机作为控制的核心，应用先进的软件设计方法和最新的硬件技术，采用晶闸管相移技术，使加到电动机上的电压按某一规律慢慢达到全电压，通过设置适当的控制参数，可以使电动机的转矩和电流与负载要求得到较好的匹配。同时通过软件和硬件的配合，对软启动器本身、电动机、负载提供全方位的保护。可见其仅具备启停过程控制，而不具备调速功能。对于流量相对恒定的供水系统，由于流量与电机转速的关系为Q1/Q2=N1/N2,所以，对于大功率、恒流量供水系统而言，变频控制系统与软启动器具有同样功效，均符合启停控制的功能要求。但是在此选用软启动器经济效益更优。
2变频器的應用
而变频器是利用电子半导体器件的通断作用将工频电源变为另一种频率达到控制目的的电机控制调速装置，能够实现真正的软启动、软停止和高效调速功能，是全程范围的控制，而且可以由仪表信号来控制任何时段电机转速。该控制系统对于压力要求相应恒定，而流量不断变化的供水系统非常适用。它可以满足那些经常根据需求流量变化而不断进行调节的工况系统中，不然的话，当系统用水量减少时，就得采用分流、限量、降压等手段减小系统负荷、设备损耗和能量耗费。因此，许多行业都在设备中采用交流电机变频调速技术，达到节电及增产的效果。
根据流体力学观点，若转速下降20%则功率下降到51.2%，若转速下降50%则轴功率下降到12.5%，即使考虑调速装置本身的损耗因素，节能也是相当可观的。比如，有一台水泵，其额定功率是30 kW,额定输出流量为300 GPM，额定转速为2 950 r/min，在输出250 GPM时，使用变频调速与使用阀门调节流量，每年节省的电费。（假如每年运行2 000 h，泵的效率η=0.75，电价0.8元/度）。根据供水系统中电机转速N与流量Q（Q1/Q2=N1/N2）、压力H（H1/H2=（N1/N2）2）、耗能P（P1/P2=(N1/N2)）的之间的关系可得：
①使用阀门进行流量控制时。轴功率为30×0.75=22.5 kW；每年消耗轴功率为22.5×2 000=45 000 kWh；每年投入电费为45 000×0.8=36 000元。
②采用变频器控制系统进行流量控制时。轴功率为30×（250/300）3×0.75=10.85 kW；每年消耗功率为10.85×2 000=21 700 kWh；每年投入电费为21 700×0.8=17 360元；每年可节省费用为36 000-17 360=18 640。
由此可知，在该系统中投入一台变频器（30 kW国产在2.2万元左右）和压力信号反馈器件（800元左右）组成控制系统，节能率为50%以上，符合变频控制系统可以达到20%～70%节能效果的理论节能范围，投入的设备成本可以在两年左右依靠节能就可以收回。
3结语
因此，相比于其他控制方式，变频控制系统在供水系统中具有自动化程度较高、可实现智能化控制运行；控制方式更加合理有效；控制功能齐全；可实现与自控系统结合的远程监控等性能优势和特点，具有较大的发展空间。
参考文献：
[1] 常文平.电气控制与PLC原理及应用[M].西安:西安电子科 技大出版社,2008.
关键词：变频器；软启动器；供水系统
中图分类号：TM921.51文献标识码：A文章编号：1006-8937（2011）10-0111-01
现代企业在生产过程中对设备的功能、稳定性以及节能降耗等方面因素的重视、要求意识日益提高，经常寻求一些解决方案，以实现合理利用、经济有效、节能降耗的目的。而控制技术的不断提升，使这些要求逐步得到解决和满足。在此，文章根据日常使用维护经验，仅对变频器和软启动器在供水系统中应用进行比较分析。
对于一条完整的供水系统来说，水泵电机是它的主要的耗能设备，而其用于启停控制系统的设备主要有接触器系统、软启停系统、变频器启停系统。目前在15 kW以上大功率供水系统中选用较多的是软启动和变频器启动系统。变频器和软启动设备都属于降压启动范畴，其中，变频器控制系统是通过改变频率（内部原理：AC-DC-AC）来达到降压启动的目的；而软启动控制系统是通过改变晶闸管的导通角来达到电压由0到全电压的启动过程，以此减小启动时造成局部电网压降影响以及停止时在供水系统中造成水锤效应。变频器控制系统不但在所有功率范围内具有同样的功能，而且在节能降耗方面更具有较大的优势。
1软启动器控制原理
软启动器是采用单片微机作为控制的核心，应用先进的软件设计方法和最新的硬件技术，采用晶闸管相移技术，使加到电动机上的电压按某一规律慢慢达到全电压，通过设置适当的控制参数，可以使电动机的转矩和电流与负载要求得到较好的匹配。同时通过软件和硬件的配合，对软启动器本身、电动机、负载提供全方位的保护。可见其仅具备启停过程控制，而不具备调速功能。对于流量相对恒定的供水系统，由于流量与电机转速的关系为Q1/Q2=N1/N2,所以，对于大功率、恒流量供水系统而言，变频控制系统与软启动器具有同样功效，均符合启停控制的功能要求。但是在此选用软启动器经济效益更优。
2变频器的應用
而变频器是利用电子半导体器件的通断作用将工频电源变为另一种频率达到控制目的的电机控制调速装置，能够实现真正的软启动、软停止和高效调速功能，是全程范围的控制，而且可以由仪表信号来控制任何时段电机转速。该控制系统对于压力要求相应恒定，而流量不断变化的供水系统非常适用。它可以满足那些经常根据需求流量变化而不断进行调节的工况系统中，不然的话，当系统用水量减少时，就得采用分流、限量、降压等手段减小系统负荷、设备损耗和能量耗费。因此，许多行业都在设备中采用交流电机变频调速技术，达到节电及增产的效果。
根据流体力学观点，若转速下降20%则功率下降到51.2%，若转速下降50%则轴功率下降到12.5%，即使考虑调速装置本身的损耗因素，节能也是相当可观的。比如，有一台水泵，其额定功率是30 kW,额定输出流量为300 GPM，额定转速为2 950 r/min，在输出250 GPM时，使用变频调速与使用阀门调节流量，每年节省的电费。（假如每年运行2 000 h，泵的效率η=0.75，电价0.8元/度）。根据供水系统中电机转速N与流量Q（Q1/Q2=N1/N2）、压力H（H1/H2=（N1/N2）2）、耗能P（P1/P2=(N1/N2)）的之间的关系可得：
①使用阀门进行流量控制时。轴功率为30×0.75=22.5 kW；每年消耗轴功率为22.5×2 000=45 000 kWh；每年投入电费为45 000×0.8=36 000元。
②采用变频器控制系统进行流量控制时。轴功率为30×（250/300）3×0.75=10.85 kW；每年消耗功率为10.85×2 000=21 700 kWh；每年投入电费为21 700×0.8=17 360元；每年可节省费用为36 000-17 360=18 640。
由此可知，在该系统中投入一台变频器（30 kW国产在2.2万元左右）和压力信号反馈器件（800元左右）组成控制系统，节能率为50%以上，符合变频控制系统可以达到20%～70%节能效果的理论节能范围，投入的设备成本可以在两年左右依靠节能就可以收回。
3结语
因此，相比于其他控制方式，变频控制系统在供水系统中具有自动化程度较高、可实现智能化控制运行；控制方式更加合理有效；控制功能齐全；可实现与自控系统结合的远程监控等性能优势和特点，具有较大的发展空间。
参考文献：
[1] 常文平.电气控制与PLC原理及应用[M].西安:西安电子科 技大出版社,2008.