2 变频恒压供水系统的相关理论分析

2.1 水泵的工作原理

2.1.1 离心泵的结构

离心泵的种类有很多，在这里只介绍单级单吸式离心泵，如图2.1所示为单级单吸式离心泵的基本结构，主要包括蜗壳形的泵壳、泵轴、叶轮、吸水管、压水管、底阀、控制阀门、灌水漏斗和泵座等。

1一泵壳，2一泵轴，3一叶轮，4一吸水管，5一压水管，6一底阎，7一控制阀门，8一灌水漏斗，9一泵座

图2.1 单级单吸式离心泵的基本结构示意图

2.1.2 离心泵的工作原理

离心泵是利用其叶轮的旋转从而使液体产生的离心力来工作的。离心泵在启动之前，必须使其泵壳和吸水管内充满液体，然后启动电机，使泵轴带动叶轮和液体做高速旋转运动，液体在离心力的作用下，被甩向叶轮外缘， 经蜗形泵壳的流道流入水泵的压水管路。 水泵叶轮中心处，由于液体在离心力的作用下被甩出后形成真空，吸水池中的液体便在大气压力的作用下被压进泵壳内，叶轮通过不停地转动，使得水在叶轮的作用下不断流入与流出，达到了输送液体的目的。

2.2 供水系统电机与水泵的搭配

供水系统的主要动力由三相异步电机带动供水水泵组成，每个水泵都与其对应的三相异步电机一起共同组成一个整体，其中三相异步电机的配置参数，主要以水泵实际工作时供水量的多少来决定。电动机的功率选择应该依据其驱动的实际水泵所需要的功率来选择，尽量保持电动机工作在额定负载下。如果三相异步电机功率选得过小了，可能就会出现三相异步电机的长期过载运行，导致其绝缘因长时间发热过高而损坏，甚至有可能烧毁三相异步电机。相反，如果三相异步电机功率选得过大了，可能就会使得其输出的功率不能得到完全利用，因而降低其工作的效率以及功率因数。这样长期运行会影响电网的正常工作，而且还会造成大量电能的浪费。所以，在选择供水电机的参时，要根据实际的需要，合理的选择供水系统电动机的功率。

 一般对于恒定负载、且连续工作情况下，可以根据实际参数计算出负载的功率 ，可根据式(2.1)，计算所需供水三相异步电机的功率 ：

       (kW)  (2.1)

式中， 为实际生产机械的效率， 为供水系统电动机的效率，即传动效率。

按上式求出的功率 ，不一定与实际电动机产品功率相同。因此，在选电动机的额定功率时，应选择额定功率等于或稍大于计算所得的功率的电机。

2.3 变频调速技术的概述

变频调速是一种以调节电机供电频率和电压大小来达到调节电机转速目的的技术，变频调速的优点有很多，其调速的效率较高，且调速范围宽、调速精度高，调速平稳，属于无级变速，因而被广泛使用，是国家电机能效提升计划非常重要的技术。来,自|优;尔`论^文/网www.youerw.com

变频调速技术原理是通过改变供给电动机的供电频率，来改变电动机的转速，从而改变负载的转速。供水系统所选用的水泵电机多为三相异步电动机，其转速公式为：

                             (2.2)

式中：f为电动机的供电频率，p为电动机的极对数，s为滑差。

根据(2.2)可以知道，调节电机的转速方法有：调节电动机的供电频率、改变电动机极对数和改变电动机的滑差。