应用实例｜多泵恒压供水的变频节能改造：25–35%能耗下降与更平稳的水压控制

栏目：应用实例 · 来源：明扬工控商城 · 更新：2025-09-23

某制造工厂的循环冷却水系统由 3 台离心泵并联 提供，原系统采用全工频运行+人工启停，峰谷变化明显，存在管网压力波动、水锤冲击、能耗偏高等问题。我们采用“1 台变频主泵 + 2 台工频并联泵 + PID 恒压”方案，配合压力变送器、软启动/旁路和多泵轮换逻辑，实测能耗下降 25–35%，并显著降低启停冲击与维护成本。

一、工况与改造目标

项	现状问题	目标
压力稳定	用水峰值时压力掉至 0.22 MPa，夜间过高	0.30±0.02 MPa 恒压，波动小
能耗	长期全速运行，电费占能耗大头	按负荷变速，目标节能≥25%
冲击与噪声	频繁启停水锤明显，轴承磨损快	软启动/软停+S 曲线，降低冲击
维护	靠人工判断启停，不均衡磨损	自动轮换与定时巡检，均衡寿命

二、系统架构与主要设备

电气/控制

变频器（≥泵电机额定功率，内置 PID，支持多泵控制/睡眠唤醒）
PLC（或用 VFD 多泵功能）+ HMI 人机界面
压力变送器（4–20 mA，安装在稳压点，建议带阻尼）
接触器/热继/软启或旁路回路（工频泵）
电抗器/EMC 滤波器/制动单元（视线缆长度、谐波与惯量而定）

管路与保护

止回阀/电动阀/泄压阀，预防倒灌与超压
压力表与取压点旁通，便于校准与维护
关键点安装水锤吸收器与缓闭阀（如有必要）

三、控制策略（思路）

PID 恒压：压力设定SP=0.30 MPa；变频主泵调速维持管网压力。
多泵投切：当主泵频率持续 >f_high（如 50 Hz×90%）且时间 >t_on，投入 1 台工频泵；当频率持续 <f_low（如 50 Hz×35%）且时间 >t_off，退出 1 台工频泵。
休眠/唤醒：夜间小流量时若频率低且压力稳定，主泵休眠；压力跌破SP-Δ时唤醒。
轮换与均衡：按运行小时或启停次数轮换主泵；异常自动降级并报警。
软启/软停：变频器 S 曲线加减速；工频泵通过软启/阀门缓开降低水锤。

四、PID 与关键参数整定

初值：Kp中等、Ki小、Kd0；先开环确认传感器与方向后闭环调节。
把压力变送器设置合适的时间常数/数字滤波，避免噪声引发频繁投切。
设死区（如 ±0.02 MPa）与延时（t_on/t_off10–60 s）抑制“抽频”。

五、能效与 ROI（示例）

项	改造前	改造后	说明
平均功率	45 kW	31 kW	负荷随季节波动；按年均
年运行小时	6,000 h		两班制+周末保运
年电耗	270,000 kWh	186,000 kWh	节约 84,000 kWh
电价	0.80 元/kWh
年电费	216,000 元	148,800 元	年省 67,200 元
投资估算	约 12–18 万元		含 VFD/传感/柜改/调试
静态回收期	≈ 1.8–2.7 年		未含维护节约

注：实际节能率与 ROI 受工况、泵效率、季节、阀门状态等影响；建议先做 2–4 周基线测试。

六、施工与调试要点

EMC/谐波：长电机电缆建议加输出电抗/正弦滤波；进线侧装输入电抗器，必要时配置有源滤波。
保护：过压、欠压、缺相、过载、水泵干转、超温；压力上/下限联锁停机。
管路：止回阀良好密封；避免取压点涡流；阀门缓闭时间与泵停机匹配。
安全：电气隔离与上锁挂牌（LOTO）；带压调试注意放空与防护。

选型清单（示例）
变频器（功率≥电机额定，带内置PID与多泵功能）｜压力变送器 4–20mA｜PLC/HMI（可选）｜接触器/热继｜软启动/旁路｜输入/输出电抗器｜电抗/滤波配件｜阀门与止回阀。去商城 · 查看变频器/压力传感器/PLC/HMI