自來水廠恒壓供水系統(tǒng)中變頻器的應(yīng)用

朱強(qiáng)

摘 要：隨著我國各項(xiàng)技術(shù)日益發(fā)達(dá)，電子電力技術(shù)在不斷完善，變頻器的功能也在不斷增多，其在恒壓供水系統(tǒng)中的運(yùn)用最為廣泛。變頻器合理地運(yùn)用了自身的功能，體現(xiàn)了它在維護(hù)產(chǎn)品質(zhì)量和降低使用成本方面的優(yōu)勢。主要介紹了變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用，從而使更多的相關(guān)人員認(rèn)識和了解變頻器的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：恒壓供水系統(tǒng)；變頻器；自來水廠；PID控制器

中圖分類號：TM921.51 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.10.155

恒壓供水系統(tǒng)在城市自來水廠均有運(yùn)用，其為城市生活帶來了便捷。相關(guān)專業(yè)人士在不斷研究變頻器，恒壓供水系統(tǒng)也在不斷完善。

1 變頻器的組成和工作原理

一般情況下，自來水廠變頻器恒壓供水系統(tǒng)由數(shù)字PID調(diào)節(jié)器、變頻器、二級水泵和壓力傳感器組成。這種水泵的閉環(huán)自動控制恒壓供水系統(tǒng)是為了解決水泵供水出現(xiàn)低壓或高壓等問題，可通過壓力傳感器對水管網(wǎng)進(jìn)行壓力測試，由數(shù)字式PID控制器輸出電流，使變頻器產(chǎn)生不同頻率的電源，迫使電動機(jī)以不同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。當(dāng)供水壓力與設(shè)定壓力相符時，水量與水總量壓力均衡，從而實(shí)現(xiàn)恒壓供水。

變頻技術(shù)在變頻恒壓供水系統(tǒng)中運(yùn)用廣泛，PID技術(shù)具有供水壓力穩(wěn)定、水壓波動小和節(jié)能等優(yōu)勢，這些技術(shù)特點(diǎn)在自循環(huán)軟啟方式中實(shí)現(xiàn)。循環(huán)軟啟方式的工作原理為：變頻泵的工頻到50 Hz時，實(shí)際供水壓力并沒有達(dá)到控制壓力，將實(shí)際供水水泵的變頻方式轉(zhuǎn)移到另一臺水泵的變頻方式上，以達(dá)到控制壓力的目的，且在循環(huán)軟啟方式中，每一臺水泵都可起作用，這使循環(huán)軟啟方式具有很大的優(yōu)勢。變頻器恒壓供水系統(tǒng)的工作原理如圖1所示。

圖1 變頻器恒壓供水系統(tǒng)的原理圖

2 變頻器恒壓供水系統(tǒng)的供水方式

恒壓供水系統(tǒng)采用“一對一”“一對多”的供水方式。一對一是指當(dāng)傳感器接到壓力反饋信息后，由PID改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速，以穩(wěn)定水壓的供水方式；一對多是指由PLC技術(shù)對供水系統(tǒng)進(jìn)行控制，在變頻器運(yùn)行的情況下，由電機(jī)A泵起傳導(dǎo)作用，當(dāng)變頻器的變頻頻率達(dá)到最大，出水管網(wǎng)和PLC管網(wǎng)的壓力得到信息反饋時，A泵對B泵進(jìn)行控制，管網(wǎng)供水壓力趨于穩(wěn)定，系統(tǒng)也會在穩(wěn)定頻率內(nèi)供水。如果水量減少，管網(wǎng)供水的壓力將會升高，頻率也會降低；反之，則上升。當(dāng)頻率低到0 Hz時，管網(wǎng)內(nèi)的實(shí)際壓力在一段時間高于控制壓力，變頻器會直接使水泵停止工作，直至控制點(diǎn)重新工作。

3 變頻器恒壓供水系統(tǒng)方案的選擇

恒壓變頻技術(shù)廣泛運(yùn)用于水管網(wǎng)中，該技術(shù)已非常成熟。恒壓變頻技術(shù)的控制方式為“一對一”“一對多”，具體選擇哪種需根據(jù)水廠的情況確定。以往，這些控制方法無法完成供水和節(jié)能的任務(wù)，需要到水廠現(xiàn)場勘察和分析，根據(jù)水廠的情況制訂出合適的供水方案。當(dāng)存在同等的供水需求時，1臺50 kW水泵的電流消耗量比2臺30 kW水泵的消耗量大，但1臺50 kW水泵的供水壓力比2臺30 kW水泵的供水壓力小。在實(shí)際使用中，同時啟用1臺30 kW水泵和50 kW水泵，并以變頻控制穩(wěn)定供水壓力，沒有同時啟用1臺30 kW工頻水泵和1臺30 kW變頻水泵的效果明顯。由此可見，恒壓變頻系統(tǒng)的選擇方案必須根據(jù)自來水廠的實(shí)際情況確定。

4 變頻器恒壓供水系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢

從變頻器恒壓供水系統(tǒng)具有的優(yōu)勢看，通過控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速可使水壓達(dá)到平穩(wěn)狀態(tài)，通過控制水泵的耗電量，可節(jié)省電能，同時，變頻器恒壓供水系統(tǒng)安裝便捷、維護(hù)方便。因此，使用變頻器恒壓供水系統(tǒng)后，按照每日5.0×105 t水產(chǎn)能的小型自來水廠計(jì)算，效率可得到提高，也可以解決管網(wǎng)漏水的問題。變頻器恒壓供水系統(tǒng)的功能完整、使用壽命長，它可提供電動機(jī)軟啟功能，減少了設(shè)備的投資，同時，也避免了蓄水、提高了水質(zhì)，在操作時可降低勞動強(qiáng)度、減少人力、減少對水泵的沖擊、消除水錘現(xiàn)象和延長水泵的使用壽命。自來水廠運(yùn)用變頻器恒壓供水系統(tǒng)供水提高了自來水廠的運(yùn)行效率。

5 應(yīng)注意的問題

變頻器恒壓供水系統(tǒng)在自來水廠中運(yùn)作時，根據(jù)自來水廠的供水情況是否適合現(xiàn)場的實(shí)際需要，系統(tǒng)會適當(dāng)增加或減少供水壓力，從而實(shí)現(xiàn)供水量的降低。因此，在運(yùn)用變頻器恒壓供水系統(tǒng)時應(yīng)注意以下4點(diǎn)：①選擇變頻器時，要了解水泵的功率和額定電流情況。只有變頻器的額定電流處于水泵電機(jī)額定電流1.2～2倍的情況下，才能確保系統(tǒng)不會受到被惡劣環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行。②合理控制變頻器的載波頻率，消除漏電流對水泵電機(jī)產(chǎn)生的影響。③合理控制變頻器的線性加、減速的時間和S曲線的時間，確保變頻器恒壓供水系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。④確保變頻器的頻率不低于25 Hz，水泵壓力才不會被破壞。

6 結(jié)束語

自來水廠運(yùn)用變頻器恒壓供水系統(tǒng)供水不僅穩(wěn)定、可靠，還節(jié)能、省電。在自來水廠使用變頻技術(shù)解決供水一類的問題，變頻器的功能符合自來水廠流量不穩(wěn)定、變化大和需經(jīng)常調(diào)節(jié)的要求，運(yùn)行和維修費(fèi)用較低，可解決自來水廠的經(jīng)濟(jì)問題，為社會帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益。

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〔編輯：張思楠〕