威乐：因热爱而坚守，在传承中创新 - 电子控制（1980-1995）

　　150年来，创新精神一直是威乐走向成功的源泉，客户满意更是我们最宝贵的财富。为满足广大客户的需求，威乐始终以可靠、高效、舒适和环保为基本原则精进技术。在此基础上，威乐的产品、系统和服务均在全球树立了标杆。

　　为此推出《因热爱而坚守，在传承中创新》系列文章，向大家揭秘150余年来威乐集团关于创新的故事。

　　电子/控制

　　（1980-1995）

　　上一篇讲到，1957-1979年威乐成功研发了旁通阀及多级开关（戳蓝字回顾），为了打造高能效水泵，下一步的关键是改进电子调速。

　　20世纪70年代末，随着速度级数的增加，电机转速的机械和电子切换已显现出局限性。为了解决这一问题，1982年，面向三相湿转子电机的控制系统面世，成为首个旨在研发电子多速开关的技术创新，并命名为“AS-System”。在这一控制系统中，向变速控制的发展迈出了第一步，通过相位角的调节，实现了220伏和380伏交流电（50赫兹）的快速切换。这就是所谓的相位角控制，最初只在配备三相湿转子电机、输出功率低于1.5千瓦的AS08电子开关设备上使用。

*在短短几年内，威乐技术团队设计出了一代又一代更为精密的开关设备，从最初的简单开关功能发展到支持两级至四级速率的调节（从左到右）。

　　由于效率更高、操作更简便，“分相和无级”调速在循环泵的功率调节方面愈发受到市场青睐，尤其是在中低功率产品中。这是一种具有高度灵活性的多样化操作方式。通过调节转速，可以迅速影响流量、扬程和功率等性能参数。

　　下面展示了相关的物理关系：

　　威乐首台用于三相湿转子电机的电子变速控制系统采用微处理器控制。新技术使转速降低了30%至40%。

　　上述这些例子说明了变速控制的高能效潜力。

　　水泵的液压输出由三个部分组成：泵的水力部件（叶轮和泵壳）、电动机和电子装置。这三个组件各自具有一定的能效，而总能效则是三个单独能效的乘积。

　　所述性能指的是液压输出(Q x H)，即泵的输出。如果将泵的速度减半，即仅以50%的速度运行：

　　流量降至50%

　　输送扬程减至25%，即四分之一

　　液压输出功率降至12.5%，因此整整降低了八倍

　　不过，水泵的能效只是威乐一直关注的优化方面之一。自创立以来，质量意识一直是公司的重中之重。为了实现这一目标，从创立伊始，开拓性的解决方案和相应时代的领先技术始终是公司发展理念中不可或缺的组成部分。

　　Wilo-Star-E

　　20世纪80年代初电子多速开关的发展和AS控制系统的引入代表着迈向电子时代的第一步。然而，这种电子开关设备的缺点之一是电子控制装置安装在外部配电箱内，这导致安装和试运行时会产生额外费用，因为开关设备、传感器需要与水泵通过接线连接在一起。而且，布线过程中会存在出错风险。所以，当时威乐的研发人员积极寻求一种解决方案，以将电子控制装置集成在泵中，而无需额外接线。

　　在开发过程中，必须克服多项技术挑战：

　　电子装置必须小到能够放入水泵外壳内。由于这样的电子装置无法直接安装到泵上，威乐最初仅专注于生产功率更小的水泵。到20世纪80年代中期，电子装置的小型化进展迅速，可以将控制和电力电子装置集成在水泵外壳内

　　电子装置不得产生额外的噪音。从AS08电子开关设备获得的经验来看，所采用的相位控制不能完全无噪音地工作。在某些设备中，嗡嗡声可能会传遍整个建筑。因此，威乐开发团队需要找到一个尽可能无噪音的解决方案

　　为了能够合理控制水泵，必须了解水泵的液压大小、压差和/或流量情况。如果想把水泵的压差调节至目标值，就必须知道压差。这就像开车一样。如果想在城市中以50公里/小时的速度行驶，就需要知道车辆当前的速度，以便判断驾驶速度是过快还是过慢。在AS08开关设备中，这一任务是通过外部压差传感器来完成的，但是这种传感器价格昂贵，而且需要现场接线

　　经过深入的研究并克服最终的困难后，威乐在1987年成功开发出一款可无级变速的全电子控制水泵。1988年，全球首台电子控制的循环增压泵Wilo-Star-E面世。由于采用电子控制，这一泵技术方面的创新不仅提升了便利性，还实现了高达50%的能源节省。

*在这一时期，威乐出品的水泵系列名称位于公司名称之前，例如Star-Wilo

　　伴随着电子控制技术的不断精进，威乐向市场推出具有不同电机功率输出的全系列水泵产品。

Wilo-TOP-S和TOP-E

　　在成功推出Wilo-Star-E之后，威乐的重点迅速转向了该产品的优化升级。Wilo-Star-E是一款输出功率相对较低的电子控制型水泵，专为独户和双户住宅而设计。威乐的目标是扩大该泵的性能范围，使其满足多户住宅、办公楼、高校、中小学或医院的需求。

　　随着自主电机研发和生产制造的开始，灵活的模块化和电机概念的基础得以确立。随着威乐技术团队对电机专业知识的积累，工程技术人员对电机的物理和技术细节有了深入的了解，这为威乐开发电子控制型水泵打下了坚实基础。

　　依托模块化的设计理念，威乐成功开发出电机输出功率从100瓦到1500瓦的多款水泵产品，其中包括Wilo-TOP-S和TOP-E。

　　电子装置

　　威乐针对模块化概念设计了用于连接电机的插入式接口。此外，威乐还首次在Wilo-TOP-S上配备了显示屏。这一创新模块可以直接插入水泵的模块中，用于显示Wilo-TOP-S的运行和诊断信息。

　　相比之下，输出功率500瓦及以上的Wilo-TOP-E系列的电子控制需要全新的高性能电子技术。为此，威乐开发了一种与之适配的变频器。在开发高性能电子装置模块的过程中，内部热量的大幅增加也构成了一大挑战。因此，威乐从一开始就设计了主动和被动冷却方案来防止电子装置过热。

*Wilo-TOP-E：适合输出功率500瓦及以上的水泵及电子装置和暖气装置

　　在后续的发展中，电子控制型水泵开始朝着通信技术的方向推进。这些泵越来越多地配备了丰富的通信和诊断功能，得以连接各种通信和监控设备。

　　在此期间，楼宇服务领域已经确立了多种通信标准，为此威乐的工作转而寻求一种解决方案，以期尽可能多的此类设备实现通信。Wilo-TOP-E和IP-E系列中的IF模块（接口模块）解决了这一问题。

　　诊断功能方面，90年代中期推出的Wilo-TOP-E 25已经做到能够检测并显示各种警告和错误条件。

　　Wilo-TOP-E系列的设计汇集了多种卓越的创新型解决方案：

　　首个带显示屏和单键操作的创新理念：“旋转然后按下”显示屏和转子按钮

　　红外监视器，可以在几米外对泵进行操作和诊断。这对于难以接近的水泵而言是一大优势。而且，红外监视器上可显示的信息远超水泵本身的（有限的）显示内容IR监视器

　　引入如上所述的接口模块IF模块

　　自20世纪80年代以来，威乐在电子领域的发展迅猛。从首个电子控制多速开关到全球首款全电子加热循环泵Wilo-Star-E，公司持续改进了各种泵及其部件，提高了电子部门的产品品质和效率。

　　与此同时，威乐的全球布局也在不断拓展。继最初在比利时、荷兰、希腊、瑞士和爱尔兰设立子公司和关联公司之后，1980年后，奥地利、法国、意大利、英国和瑞典也相继加入。

*1997年，丰富多样的高压离心泵产品组合亮相法兰克福ISH展会

　　冷水泵系统技术中心

　　1995年，威乐在德国奥舍斯莱本(Oschersleben)开设了一家配备先进技术的新工厂。该工厂由自主管理工作小组负责生产，采用创新的工作方法，并可根据需求灵活安排工作时间。此外，生产大楼还可根据不同用途进行改造。

　　奥舍斯莱本工厂后经扩建成为冷水泵系统技术中心。其产品范围包括开关设备、雨水利用系统、消防系统，以及用于建筑、水厂、工业和商业领域饮用水供应的增压系统。

　　Wilo-EMU TRE

　　随着二十世纪八九十年代对水务和污水管理方面资源节约型可持续解决方案需求的日益增长，威乐再次看到了在另一领域以可持续理念和可靠的专业能力脱颖而出的机会。

　　威乐随之开发了多款用于污水处理的泵和设备，例如TP泵系列。1995年，第一台三叶片低速运行的潜水式搅拌器Wilo-EMU TRE问世。

　　在污水的生化处理过程中，潜水式搅拌器的任务是为微生物反应活动提供最佳性能支持。Wilo-EMU TRE低速搅拌器确保了生化池中保持必要的恒定水流，使污水污泥持续流动，防止池底形成沉积物。曝气是维持生物处理过程的必要条件，气流在其中起到屏障作用。即使在不利的进水条件下，曝气与搅拌过程的良好配合也能确保污水污泥均匀分布在污水收集池中。

　　*2003年，威乐收购了位于霍夫的EMU Unterwasser- pumpen GmbH和位于罗特的EMU Anlagenbau GmbH，扩大了威乐在水处理技术领域的业务范围，并有效拓展了水泵产品线而进军供水和污水处理领域。

　　在这些特殊设备中，通过使用高效的异步电动机、极为高效的齿轮和均衡的水力部件，可以将每立方米污泥在池中移动所需的能量降至最低。为此，最优的尺寸设计至关重要。威乐引入了尺寸设计软件，用于计算池中各搅拌器的最佳数量和位置，以及其他重要功能。

　　由于搅拌器处于持续运行状态，因此将维护需求降至最低并延长使用寿命是关键。为此，我们确定了以下几种技术解决方案：

　　电动机和齿轮箱外壳采由铸铁制成，表面覆盖获专利的特殊Ceram涂层，以抑制潜水式搅拌器与水的持续接触所导致的腐蚀

　　桨片的几何设计既能节约能源，也能防止阻塞

　　通过有针对性地开关搅拌器，也能有效防止堵塞

　　搅拌器还可配备不锈钢下降装置，方便在维护时快速升降