變頻器是供水行業(yè)節(jié)能領(lǐng)域應(yīng)用極廣的核心部件。9月26日，丹佛斯傳動(dòng)技術(shù)應(yīng)用專家潘明磊在“2025供水高峰論壇”上介紹了丹佛斯變頻器預(yù)測(cè)性維護(hù)及深度節(jié)能方案。

潘明磊

01.變頻器鼻祖的全球版圖：丹佛斯集團(tuán)實(shí)力與業(yè)務(wù)架構(gòu)

丹佛斯是一家全球型集團(tuán)，成立于1933年，目前全球員工總數(shù)接近4萬人，全球銷售額約100億歐元。集團(tuán)分三個(gè)業(yè)務(wù)部門，分別是丹佛斯動(dòng)力系統(tǒng)事業(yè)部、丹佛斯氣候方案事業(yè)部以及丹佛斯傳動(dòng)事業(yè)部。其中，丹佛斯變頻器隸屬于丹佛斯傳動(dòng)事業(yè)部。

全球第一臺(tái)量產(chǎn)的變頻器，就是丹佛斯在1968年實(shí)現(xiàn)的，所以丹佛斯的變頻器實(shí)際上是變頻器的鼻祖。2024年，傳動(dòng)事業(yè)部的銷售額達(dá)到了24億歐元規(guī)模。丹佛斯在中國(guó)一直持續(xù)投入，視中國(guó)市場(chǎng)為重要市場(chǎng)。

目前，丹佛斯在華擁有5000名員工、15家銷售公司、22個(gè)法人主體及12家工廠。上個(gè)月，變頻器生產(chǎn)基地——海鹽工廠三期正式啟用。該工廠現(xiàn)占地面積達(dá)21萬方，變頻器年產(chǎn)能提升至180萬臺(tái)。

丹佛斯在中國(guó)擁有諸多成功的典型案例，其中水處理與HVAC領(lǐng)域的案例尤為知名，如上海中心、北京央視大廈、北京大興機(jī)場(chǎng)、白龍崗污水處理廠、巴斯夫湛江一體化基地，以及全球首個(gè)電推化學(xué)品船。

潘明磊著重介紹了IEA認(rèn)證的世界首個(gè)能源中和污水處理廠案例——丹麥瑪爾麗斯堡水廠。此前多位嘉賓提及水廠零碳話題，而該水廠早在2010年，就借助丹佛斯高級(jí)過程控制變頻器實(shí)現(xiàn)能源消耗碳中和，該水廠為22萬人提供用水服務(wù)，丹佛斯為其提供120臺(tái)高性能運(yùn)動(dòng)控制變頻器，驅(qū)動(dòng)進(jìn)水、出水、鼓風(fēng)機(jī)、攪拌器、化學(xué)配料機(jī)以及脫水等設(shè)備。

瑪爾麗斯堡水廠產(chǎn)生130%電力能源和2.5GWh/年熱量，其產(chǎn)生的熱能用于奧胡斯區(qū)域供熱系統(tǒng)，130%電力能源除滿足水廠自用外，剩余30%電力能源被用于水循環(huán)(供水和污水泵送)及消費(fèi)者使用，碳足跡則相應(yīng)降低了35%。

丹佛斯水處理專用變頻器，電壓覆蓋單相200伏至三相690伏，功率涵蓋0.25 千瓦至1.4兆瓦，提供全功率段產(chǎn)品。針對(duì)水處理應(yīng)用，丹佛斯還開發(fā)了干泵檢測(cè)、無流量補(bǔ)償、無傳感器泵曲線/末端補(bǔ)償、睡眠功能、火災(zāi)模式等專用功能，此次重點(diǎn)介紹的是丹佛斯專有的CBM工況監(jiān)控功能與止回閥監(jiān)測(cè)功能。

02.丹佛斯變頻器：針對(duì)性解決風(fēng)機(jī)水泵四大運(yùn)維痛點(diǎn)

對(duì)于日常使用中存在的風(fēng)機(jī)水泵意外停機(jī)、氣蝕現(xiàn)象、止回閥損壞，以及故障后缺少備件導(dǎo)致停機(jī)時(shí)間延長(zhǎng)等痛點(diǎn)，丹佛斯均有對(duì)應(yīng)解決方案。

針對(duì)客戶設(shè)備意外停機(jī)的情況，丹佛斯變頻器的CBM工況監(jiān)控功能可以持續(xù)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)預(yù)防性維護(hù)，達(dá)到設(shè)備運(yùn)行狀況可控的目標(biāo)。

針對(duì)汽蝕現(xiàn)象，丹佛斯變頻器能快速檢測(cè)汽蝕，且具備氣蝕穿越功能。

對(duì)于止回閥損壞的情況，丹佛斯止回閥監(jiān)測(cè)功能可快速準(zhǔn)確的檢測(cè)出止回閥的故障情況。

對(duì)于變頻器故障后備品備件與停機(jī)時(shí)間問題，丹管家可以提前預(yù)警，助力客戶提前準(zhǔn)備備件。

潘明磊用實(shí)際案例詳細(xì)介紹了這些功能，首先是聊城水務(wù)電機(jī)定子繞組絕緣測(cè)試。通常電機(jī)定子繞組絕緣的損壞并非突然發(fā)生，而是從匝間微小短路開始并逐步擴(kuò)大，最終導(dǎo)致定子繞組絕緣報(bào)廢。變頻器作為直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)的裝置，可以準(zhǔn)確獲取電機(jī)電流的源發(fā)信號(hào)，通過對(duì)于這些源發(fā)信號(hào)的頻譜分析，變頻器可以實(shí)時(shí)的掌握電機(jī)定子繞組的絕緣健康程度。

丹佛斯變頻器通過邊緣計(jì)算，能在絕緣故障早期發(fā)現(xiàn)問題，并通過控制面板、總線控制字和狀態(tài)字及IO輸出點(diǎn)，將故障情況傳至上位機(jī)，方便主控系統(tǒng)實(shí)時(shí)了解設(shè)備健康程度，同時(shí)還會(huì)通過不同級(jí)別報(bào)警，顯示當(dāng)前設(shè)備損壞的嚴(yán)重程度。

丹佛斯已在聊城水務(wù)完成氣蝕監(jiān)測(cè)功能測(cè)試，測(cè)試地點(diǎn)為聊城城市污水處理廠氧化溝工藝端生化池。

測(cè)試中，變頻器監(jiān)測(cè)到汽蝕后，通過汽蝕穿越功能將電機(jī)速度降至汽蝕較輕的區(qū)間;待規(guī)避汽蝕后，將電機(jī)重新調(diào)至參考頻率運(yùn)行，這便是汽蝕穿越功能的實(shí)際應(yīng)用。

丹佛斯針對(duì)止回閥監(jiān)測(cè)開發(fā)了專有功能。泵應(yīng)用中止回閥損壞時(shí)通常很難被發(fā)現(xiàn)，但這會(huì)造成系統(tǒng)長(zhǎng)期處于低效率運(yùn)行，同時(shí)增加了水泵損壞風(fēng)險(xiǎn)，因此及時(shí)發(fā)現(xiàn)止回閥損壞是十分必要的。

此前，受技術(shù)壁壘限制，止回閥監(jiān)測(cè)缺乏有效手段或成本高昂。而丹佛斯變頻器可通過自身算法實(shí)現(xiàn)止回閥監(jiān)測(cè)：變頻器在工作過程中持續(xù)發(fā)送脈沖信號(hào)，檢測(cè)止回閥是否失效，避免系統(tǒng)效率低下、管網(wǎng)異響和水泵損壞等問題，且僅需簡(jiǎn)單參數(shù)設(shè)置即可啟用該功能。

03.多泵水力平衡測(cè)試臺(tái)：丹佛斯深度節(jié)能方案的直觀展示載體

丹佛斯通過多泵水力平衡測(cè)試臺(tái)呈現(xiàn)深度節(jié)能方案。該測(cè)試臺(tái)位于丹佛斯海鹽工廠——作為丹佛斯傳動(dòng)生產(chǎn)基地，其變頻器年產(chǎn)量達(dá)180萬臺(tái)。該測(cè)試平臺(tái)在國(guó)內(nèi)非常少見，可真實(shí)進(jìn)行制冷和采暖的水力測(cè)試平臺(tái)，系統(tǒng)中包含常用的平衡閥和控制閥且增設(shè)了切換開關(guān)，能直觀對(duì)比丹佛斯深度節(jié)能方案與傳統(tǒng)方案的節(jié)能效果。

該平臺(tái)預(yù)留了接口，可接入競(jìng)品變頻器進(jìn)行直觀對(duì)比測(cè)試;通過ABQM閥門控制系統(tǒng)與FC302變頻器的協(xié)同，降低泵運(yùn)行能耗的同時(shí)，不會(huì)影響用戶體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的同時(shí)也保障了客戶的滿意度。

智能化方面，通過ABQM+NovoCon閥門平衡控制系統(tǒng)和PICV +能源管理系統(tǒng)的配合，同時(shí)結(jié)合控制器MCA301控制變頻器與壓力傳感器，實(shí)現(xiàn)智能化操作及最佳節(jié)能控制。數(shù)字化方面，則借助物聯(lián)網(wǎng)與實(shí)時(shí)在線數(shù)據(jù)傳輸，提升運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)透明度。

潘明磊最后總結(jié)，丹佛斯整套產(chǎn)品解決方案比傳統(tǒng)方案節(jié)能50%左右，通過閥門壓差數(shù)據(jù)與變頻器控制的結(jié)合，在降低水泵能耗的同時(shí)，不影響用戶使用感受。

現(xiàn)場(chǎng)互動(dòng)中，潘明磊談到，丹佛斯CBM工況監(jiān)測(cè)功能實(shí)現(xiàn)了真正的邊緣計(jì)算，通過變頻器自身算法與邊緣計(jì)算結(jié)合，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)定子繞組絕緣狀態(tài)及負(fù)載運(yùn)行情況，通過對(duì)電流頻譜的分析準(zhǔn)確判斷變頻器所驅(qū)動(dòng)設(shè)備的健康程度，并將計(jì)算結(jié)果通過IO點(diǎn)、總線通訊等方式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸至上位機(jī)系統(tǒng)，保證數(shù)據(jù)安全性，讓客戶控制系統(tǒng)直接獲取第一手故障信息，防止了信息的泄露，可以說，丹佛斯CBM工況監(jiān)控功能是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的完美一環(huán)，可以靈活接入各種工控系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，并為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供設(shè)備的核心健康數(shù)據(jù)。

借助這些信息，變頻器能全面掌握其所驅(qū)動(dòng)的電機(jī)及后端設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，打破以往設(shè)備“黑箱”困境，通過核心算法與邊緣計(jì)算讓電機(jī)內(nèi)部等原本不可見區(qū)域的狀態(tài)“可視化”，還能以數(shù)據(jù)形式呈現(xiàn)出設(shè)備的健康程度，其核心目的是減少設(shè)備意外停機(jī)，減少客戶損失，確保設(shè)備的全生命周期可控。

編輯：趙凡