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

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

三、控制策略（思路）

1. PID 恒压：压力设定SP=0.30 MPa；变频主泵调速维持管网压力。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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

免责声明：本文为工程编译与实践分享，参数与接线请以设备说明书与现场工况为准。