山西忻州神达望田煤业有限公司隶属山西忻州神达能源投资有限公司，井田面积7.9584km²，是一座建设规模为120万吨/年的大型煤矿企业。该公司水泵供水系统原为工频直接启动，通过调节阀门开度调节流量来满足供水压力要求，该方式能耗较高，随着管网用水量的不断变化，电磁阀频繁动作，管网压力波动较大，制约了用水设备的正常运转。系统设备故障率高，影响设备寿命，维护成本增加，严重地影响着公司的经济效益。
现应用北京合康亿盛变频科技股份有限公司所研制的BPJ1-90/660矿用隔爆兼本质安全型交流变频器对该变流量恒压供水系统进行改造。
1、水泵恒压供水系统的存在的主要问题
由水泵工作原理可知：水泵流量与水泵(电机)转速成正比，水泵扬程与水泵(电机)转速平方成正比，水泵轴功率等于流量与扬程乘积，故水泵轴功率与水泵转速三次方成正比(既水泵轴功率与供电频率三次方成正比)。
上述原理可知改变水泵转速就可改变水泵功率。
流量基本公式：
Q∝N H∝N2 P=Q*H∝N3
以上：
Q——代表流量，
N——代表转速，
H——代表扬程，
P——代表轴功率。
因此，神达望田煤业水泵恒压供水系统中，由于水泵的机械特性为平方转矩特性，在节流调节过程中，水泵固有特性不变、仅仅靠关小阀门的开度，人为地增加管路的阻力，由此增大管路系统的损失，不利于水泵的节能运行。
同时，水泵一般是按供水系统设计时最大工况需求来考虑，很多电机拖动设备都存在较大裕量，而用水系统实际使用中有很多时间不一定能达到用水最大量，工作效率低，电能耗量大，启动电流大，工作噪声大等难题，不断影响企业经济效益。
2、合康矿用变频器在变流量恒压供水系统上的解决方案设计
交流电机的调速方式有多种，变频调速是高效的最佳调速方案，它可以实现，水泵的无级调速，采用变频器，通过改变水泵转速，从而改变水泵流量以适应生产工艺的需要，这种调节方式称为水泵的调速控制。为了有效提高神达望田煤业供水系统的节能效率，并可方便地组成闭环控制系统、实现恒压控制，进而以调速控制方式实现运行的能耗最省，综合效益最高。控制系统框图如图1所示。
图1 水泵调速控制系统框图
在为神达望田煤业设置的个性化变频器变流量恒压供水系统设计方案中，变频器是整个变频供水系统核心部分。同时，水泵电机作为输出环节，转速由变频器控制，实现变流量恒压控制。压力传感器检测管网出水压力，把信号传给PID控制器，变频器接受PID控制器信号，调节变频器输出频率来控制水泵转速，实现了一个闭环控制系统。变频器本身具有PID调节功能，可以不选用外置PID控制器，系统运行平稳。为了符合其实际应用工况的需要，在设计方案中，矿用变频器具有多种控制方式供用户选择：本地控制、远程控制、上位控制。可方便的接入集中控制系统。变频器在变流量恒压供水系统上的应用的系统应用方案如图2所示。
图2变频器在变流量恒压供水系统上的应用方案
3、 神达望田煤业恒压供水系统变频改造实际运行情况
山西忻州神达望田煤业公司恒压供水系统各主要设备规格如下表：
矿用隔爆型压力变送器与变频器接线原理图如图3所示。压力变送器输出端分别接在变频器+10V和AI1端子上，将变频器和GND端子短接。
图3 矿用隔爆型压力变送器信号反馈原理图
选择变频器模拟信号输入AI1作为压力信号输入端口。变频器控制板上AI1的跳线方式采用电压型，参考电压为10V，对应压力信号6MP。现场运行要求压力为2MP。因此在输出压力为2MP时，变频器PID给定信号设定为R=3.3V。启动变频器后，变频器运行频率为48.3Hz,管网压力为2MP。
4、结论
综合来看，使用合康变频研制的BPJ1-90/660矿用隔爆兼本质安全型交流变频器，在设备的整体运行过程中，具有如下优势：
节能效果明显，可根据负载变化随时调整输出电压和输出频率，调节电机转速和转矩，节电20%-40%，实现绿色用电。
占地面积小，投入少，效率高。配置灵活，自动化程度高，功能齐全，设备运转灵活可靠。
运行合理，实现运转设备的软启动，软停车。启动电流小，启动速度平稳，启动时间可调，对电网冲击小，可以消除水锤效应，电机轴上平均扭矩和磨损减小，减少了维修量和维修费用，水泵寿命大大提高。
通信控制，可以实现自动控制，无人值守，节约了人力物力。
同时，通过矿用隔爆兼本质安全型交流变频器在变流量恒压供水系统上的应用，完全改善了山西忻州神达望田煤业公司工艺条件,使管网压力保持恒定，系统工作状态平缓稳定，降低设备故障率，延长设备使用寿命，减少了对电网的冲击，获得了较高的综合经济效益。
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（转载）
