淺談變頻恒壓供水設(shè)備的應(yīng)用

謝榮 段偉飛 趙強利

摘 要：變頻恒壓供水設(shè)備是一種新型的節(jié)能供水設(shè)備。文章通過介紹變頻恒壓供水設(shè)備的系統(tǒng)組成、設(shè)備特點、壓力控制、供水組成方式、控制方式、控制方式的比較及類型，從而掌握變頻恒壓供水設(shè)備的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：變頻恒壓；供水設(shè)備；變頻器；PID控制

1 變頻恒壓供水設(shè)備的系統(tǒng)組成

變頻器是整個變頻恒壓供水系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。其系統(tǒng)組成框圖（變頻恒壓供水圖）如下

圖中，水泵電機是輸出環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)速由變頻器控制，實現(xiàn)變流量恒壓控制。變頻器接受PID控制器信號對水泵進行速度控制，壓力傳感器檢測管網(wǎng)出水壓力，把信號傳給PID控制器，PID控制器調(diào)節(jié)變頻器頻率來控制水泵轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)了一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。變頻器本身具有PID調(diào)節(jié)功能，可以不選用外置PID調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)更加平穩(wěn)。

2 變頻恒壓供水設(shè)備的特點

2.1 不產(chǎn)生負壓

該設(shè)備與自來水主管網(wǎng)直接連接取水時，加壓運行不會造成自來水主管網(wǎng)產(chǎn)生負壓。

2.2 設(shè)置壓力

通過調(diào)節(jié)許可壓力控制閥能夠設(shè)置自來水主管網(wǎng)許可吸水壓力。

2.3 可借壓

當(dāng)設(shè)備超過許可吸水壓力和流量時，可以在主管網(wǎng)的壓力基礎(chǔ)上增壓。

2.4 變頻恒壓

設(shè)備實時通過壓力傳感器檢測出口壓力，再將實測值和設(shè)定值進行對照，反饋到控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)發(fā)出電機及水泵投入臺套數(shù)和變頻器輸出頻率信號，以追蹤用水曲線來實現(xiàn)恒壓。

2.5 超靜音

考慮到噪聲對人的危害，采用專用靜音變頻器，運用成熟的消音設(shè)計手段，故系統(tǒng)能超靜音運行。

2.6 停電不停水

當(dāng)供電線路因故障停電時，控制系統(tǒng)通過預(yù)設(shè)定的觸發(fā)狀態(tài)等手段能夠?qū)崿F(xiàn)停電不停水，也就是說，停電時系統(tǒng)會自動切換為自來水壓力供水。

2.7 自動化程度高

系統(tǒng)能實現(xiàn)全自動控制，具有手動或自動切換、主泵和副泵定時輪換、壓力調(diào)節(jié)、高電壓保護、低電壓保護、恒壓保護、漏相保護、過載保護、過熱保護、缺水保護、漏水檢測補償、不用水停車、瞬間跳閘保護等功能。

3 變頻恒壓供水設(shè)備的壓力控制

當(dāng)自來水管網(wǎng)壓力超過啟動壓力預(yù)設(shè)值時，與出水管路連接的壓力罐開始供水；當(dāng)自來水管網(wǎng)壓力等于啟動壓力預(yù)設(shè)值時，設(shè)備控制系統(tǒng)立即發(fā)出信號，水泵啟動，在水泵運行過程中，管網(wǎng)壓力等于停止壓力時，設(shè)備控制系統(tǒng)立即發(fā)出信號，水泵停止；當(dāng)啟動的水泵滿負荷運行后管網(wǎng)壓力仍未達到停止壓力時，啟動的水泵數(shù)增加。

4 變頻恒壓供水設(shè)備的供水組成方式

變頻恒壓供水設(shè)備主要由變頻控制電氣柜、水泵、穩(wěn)壓罐、壓力傳感器等組成，可以始終保持設(shè)備壓力表壓力等于用戶預(yù)設(shè)值。能夠用于一般生活或生產(chǎn)供水。供水系統(tǒng)的組成方式有以下兩種類型：

（1）變頻恒壓供水設(shè)備與自來水主管網(wǎng)連接供水，當(dāng)供水壓力滿足需要時，正在運行的全部水泵將自動停止。反之，當(dāng)供水壓力不能滿足需要時，設(shè)備控制系統(tǒng)立即發(fā)出啟動信號，設(shè)備啟動，增大壓力滿足用戶用水需求。

（2）增加輔加氣壓罐或輔加小泵可以徹底消除小流量或零流量供水時電量的消耗。

5 變頻恒壓供水設(shè)備的控制方式

設(shè)備采用成熟的智能化控制技術(shù)，具有手動或自動切換、主副泵定時間交替輪換，達到節(jié)能降耗的目的。一臺變頻器起到了多臺變頻器的效果并節(jié)約電量，軟啟動水泵及輔助泵的啟動電流為額定電流的200～300%。可采用了以下兩種運行模式：

（1）增量運行方式（見表1）。

表1

（2）交替運行方式是恒壓變頻供水的基本功能，所有水泵停止后再啟動時最初啟動的泵變頻調(diào)速運行，該泵為主泵。每次啟動或任意設(shè)定時間內(nèi)交替啟動主泵以防止某臺泵頻繁啟動（見表2）。

表2

6 變頻恒壓供水設(shè)備的運行曲線圖

從運行曲線圖可以看出利用智能控制技術(shù)，在流量極度變化的情況下保持恒壓，可以看出變頻恒壓供水系統(tǒng)為我們提供了供水條件最優(yōu)越的性能。

7 兩種供水設(shè)備控制方式的比較

變頻恒壓供水設(shè)備采用的是閉環(huán)控制方式，不斷的采集，不斷的反饋，不斷的調(diào)控水泵的轉(zhuǎn)速，從而達到用戶管網(wǎng)供水壓力的恒定。

氣壓供水設(shè)備采用的是開環(huán)控制方式，采集信號，反饋信號，控制水泵。但不能調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，只能利用隔膜穩(wěn)壓罐小量地達到供水壓力平穩(wěn)。

8 變頻恒壓供水設(shè)備的控制方式類型

8.1 氣壓式供水

8.2 生活水池自灌式供水方式

8.3 生活水池自吸式供水方式

此種供水方式水池的液位低于水泵的進水口，稱為自吸式。水泵吸水不可靠，經(jīng)常出現(xiàn)引水掉水的現(xiàn)象，設(shè)置一個引水罐，如圖，泵前加一引水罐便可消除引水掉水的現(xiàn)象。

8.4 水井變頻供水方式

設(shè)備采用潛水泵變頻控制，即可以控制一臺泵，也可以控制數(shù)臺泵，每臺泵均根據(jù)用水量的變化自動運行。

9 結(jié)束語

變頻恒壓供水設(shè)備是將變頻調(diào)速器、電機及水泵三者組合而成的機電一體化節(jié)能供水設(shè)備。該設(shè)備以水泵出水端的水壓為預(yù)設(shè)定參數(shù)，通過PLC自動控制變頻器的輸出頻率來調(diào)節(jié)水泵電機的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)用戶整個管網(wǎng)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)，使供水系統(tǒng)自動恒壓穩(wěn)定于設(shè)定的壓力值。這樣就保證了整個用戶管網(wǎng)隨時都有充足的與用戶預(yù)設(shè)的水壓和隨用戶的用水情況變化而變化的水量。

參考文獻

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