变频调速装置在恒压供水中的应用

　　随着变频调速技术的日益成熟，其显著的节能效果和可靠稳定的控制方式，在供水系统中得到广泛的应用。变频恒压供水系统对水泵电机实行无级调速，依据用水量及水压变化通过微机检测、运算，自动改变水泵转速保持水压恒定以满足用水要求，是目前最先进，合理的节能供水系统。与传统的水塔、高位水箱、气压罐等供水方式比较，不论是投资、运行的经济性、还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有很大的优势。

　　1.变频控制恒压供水优点

　　变频调速恒压供水设备具有节能、安全、高品质的供水质量等优点，使我国供水行业的技术装备水平有了进一步的提高。

　　2.变频控制恒压供水控制方式

　　水泵消耗功率与转速的三次方成正比(即N=Kn3 其中N：为水泵消耗功率;n：为水泵运行时的转速;K为比例系数)。而水泵设计是按工频运行时设计的，但供水时除高峰外，大部分时间流量较小，由于命名用了变频技术及微机技术有微机控制，因此可以使水泵运行的转速随流量的变化而变化，最终达到节能的目的。实践证明，使用变频设备可使水泵运行平均转速比工频转速降低20%，从而大大降低能耗，节能率可达20%-40%。

　　当前国内使用的供水设备电控柜大致有以下四类：

　　2.1 逻辑电子电路控制方式:

　　这类控制电路难以实现水泵机组全部软启动、全流量变频调节。往往采用一台泵固定于变频状态，其余泵均为工频状态的方式。因此控制精度较低、水泵切换时水压波动大、调试较麻烦、工频泵起动有冲击、抗干扰能力较弱，但成本较低。

　　2.2 单片微机电路控制方式:

　　这类控制电路在应付不同管网、不同供水情况时调试较麻烦，追加功能时往往要对电路进行修改，不灵活也不方便。电路的可靠性和抗干扰能力都不是很高。但些控制电路优于逻辑电路。

　　2.3 带PID回路调节器/可编程控制器(PLC)的控制方式:

　　该控制方式变频器的功能是为电机提供可变频率的电源，实现电机的无级调速，从而使管网水压连续变化。传感器的任务是检测管网水压。压力设定单元为系统提供满足用户需要的水压期望值。压力设定信号和压力反馈信号在输入PLC后，经PLC内部PID控制程序的计算，输出给变频器一个转速控制信号。还有一种办法是将压力设定信号和压力反馈信号送入PID回路调节器，由PID回路调节器在调节器内部进行运算后，输入给变频器一个转速调节信号。

　　2.4 新型变频调速供水设备:

　　新型变频调速供水设备将PID调节器以及简易PLC的功能都综合进变频器内，形成了带有各种应用宏的新型变频器。由于PID运算在变频器内部，这就省去了对PLC存贮容内部存贮容量的要求和对PID算法的编程，而且PID参数的在线调试非常容易，这不仅降低了生产成本，而且大大提高了生产效率。由于变频器内部自带的PID调节器采用了优化算法，所以使水压的调节十分平滑，稳定。同时，为了保证水压反馈信号值的准确、不失真，可对该信号设置滤波时间常数，同时还可对反馈信号进行换算，使系统的调试非常简单、方便。这类变频器的价格仅比通用变频器略微高一点，但功能却强很多，所以采用带有内置PID功能的变频器生产出的恒压供水设备，降低了设备成本，提高了生产效率，节省了安装调试时间。在满足工艺要求的情况下，应优先采用。

　　3.供水专用变频器的功能

　　供水专用变频器=普通变频器+可编程控制器，是集供水控制和供水管理一体化的系统。内置供水专用PID调节器，只需加一只压力传感器，即可方便地组成供水闭环控制系统。传感器反馈的水压信号直接送入变频器自带的PID调节器输入口，而压力设定既可以使用变频器的键盘设定，也可以采用一只电位器以模拟量的形式输入。每日可设定多段压力运行，以适应供水压力的需要。还可设定指定日供水压力的需要，设定指定日供水压力控制。同时面板可以直接显示压力反馈值。

　　系统供水有两种基本运行方式：变频泵固定方式和变泵循环方式。

　　变频泵固定方式最多可以控制7台泵，选择“先开先关”和“先开后关” 2种水泵关闭顺序。

　　变频泵循环方式最多可以控制4台泵，系统以“先开先关”的顺序关泵。灵活配置常规泵、消防泵、排污泵、休眠泵，便于实现供水泵房全面自动化。工作泵与备用泵不固定死，可自动定时轮换。可以有效地防止因为备用泵长期不用时发生的锈死现象，提高了设备的综合利用率，降低了维护费用。工作小时自动累计功能，方便节能分析和设备状况维护。夜间供水量急剧减少时，方便指定每日休眠工作的起始/停止时刻，并可设定休眠时的压力给定值。休眠期间，只有休眠水泵工作，变频器只监测管网压力，当压力低于设定压力时，系统自动唤醒。变频泵投入工作，当压力高于设定值时，系统再次进入休眠状态，只有休眠水泵运行。这样，能有最大限度地节水节电功效。具有零星停机功能，在用户不用水的情况下会自动停机。故障泵退出功能，水泵出现损坏时，让故障泵自动退出工作。有消防信号外部输入接口，当有火警或消防信号到来时，系统能自动切换到消防模式，有多种消防工作模式可选，主要根据消防和生活管网是否共用，以及进水池是否共用等条件来进行选择。另有消防泵自动巡检功能，定时巡检周期可设定。

　　结束语：

　　采用PLC、PID仪表和变频器的变频恒压供水系统，能根据管网压力变化，自动控制多台水泵工频、变频切换以及变频泵的转速，从而实现恒压供水。实践表明，这一系统具有降耗节电、延长水泵电机使用寿命、降低工人劳动强度等优势，值得广泛应用。

　　参考文献：

　　[1]姜乃昌 陈锦章.水泵及水泵站[M].北京:建筑工业出版社,1994..

　　[2]陈耀宗 姜文源.建筑给水排水设计手册[M].北京:建筑工业出版社,1994..

　　[3]钱维生.高层建筑给水排水工程[M].上海:同济大学出版社,1993..

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文章名称： 变频调速装置在恒压供水中的应用

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