變頻器在恒壓供水上的應(yīng)用

　一、概述

　　恒壓供水是指在供水網(wǎng)中用水量發(fā)生變化時(shí)，出口壓力保持不變的供水方式。供水網(wǎng)系出口壓力值是根據(jù)用戶需求確定的。傳統(tǒng)的恒壓供水方式是采用水塔、高位水箱、氣壓罐等設(shè)施實(shí)現(xiàn)的。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的日益成熟和廣泛應(yīng)用，利用變頻器、PID調(diào)節(jié)器、單片機(jī)、PLC等器件的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)水泵的輸出流量，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。該技術(shù)已在供水行業(yè)普及。變頻恒壓供水系統(tǒng)主要特點(diǎn)：

1、節(jié)電：變頻恒壓供水系統(tǒng)的最顯著優(yōu)點(diǎn)就是節(jié)約電能，節(jié)能量通常在10-40%。從單臺(tái)水泵的節(jié)能來看，流量越小，節(jié)能量越大。

2、運(yùn)行可靠：變頻恒壓供水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)供水壓力穩(wěn)定，由變頻器實(shí)現(xiàn)泵的軟起動(dòng)，使水泵實(shí)現(xiàn)由工頻到變頻的無沖擊切換，防止管網(wǎng)沖擊、避免管網(wǎng)壓力超限，管道破裂。

3、衛(wèi)生節(jié)水：根據(jù)實(shí)際用水情況設(shè)定管網(wǎng)壓力，自動(dòng)控制水泵出水量，減少了水的跑、漏現(xiàn)象；系統(tǒng)實(shí)行閉環(huán)供水后，用戶的水全部由管道直接供給，取消了水塔、天面水池、氣壓罐等設(shè)施，避免了用水的“二次污染”，取消了水池定期清理的工作。

4、控制靈活：分段供水，定時(shí)供水，手動(dòng)選擇工作方式。

5、自我保護(hù)功能完善：新型的小區(qū)變頻恒壓供水系統(tǒng)具備了過流、過壓、欠壓、欠相、短路保護(hù)、瞬時(shí)停電保護(hù)、過載、失速保護(hù)、低液位保護(hù)、主泵定時(shí)輪換控制等功能，功能完善，全自動(dòng)控制，自動(dòng)運(yùn)行，泵房不設(shè)崗位，只需派人定期檢查、保養(yǎng)如某臺(tái)泵出現(xiàn)故障，主動(dòng)向上位機(jī)發(fā)出報(bào)警信息，同時(shí)啟動(dòng)備用泵，以維持供水平衡。萬一自控系統(tǒng)出現(xiàn)故障，用戶可以直接操作手動(dòng)系統(tǒng)，以保護(hù)供水。

6、延長設(shè)備壽命、保護(hù)電網(wǎng)穩(wěn)定：使用變頻器后，機(jī)泵的轉(zhuǎn)速不再是長期維持額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，減少了機(jī)械磨損，降低了機(jī)泵故障率，而且主泵定時(shí)輪換控制功能自動(dòng)定時(shí)輪換主泵運(yùn)行，保證各泵磨損均勻且不銹死，延長了機(jī)泵使用壽命。變頻器的無級(jí)調(diào)速運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了機(jī)泵軟啟動(dòng)，避免了電機(jī)開停時(shí)的大電流對(duì)電機(jī)線圈和電網(wǎng)的沖擊，消除了水泵的水錘效應(yīng)。

二、變頻恒壓供水系統(tǒng)組成　

變頻恒壓供水系統(tǒng)通常是由水源、離心泵、壓力傳感器、PID調(diào)節(jié)器、變頻器、管網(wǎng)組成。工作流程是利用設(shè)置在管網(wǎng)上的壓力傳感器將管網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)因用水量的變化引起的水壓變化，及時(shí)將信號(hào)（4-20mA或0-10V）反饋PID調(diào)節(jié)器，PID調(diào)節(jié)器對(duì)比設(shè)定控制壓力進(jìn)行運(yùn)算后給出相應(yīng)的變頻指令，改變水泵的運(yùn)行或轉(zhuǎn)速，使得管網(wǎng)的水壓與控制壓力一致。

用變頻器進(jìn)行恒壓供水時(shí)有兩種方式，一種是一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)水泵；另一種是一臺(tái)變頻器控制幾臺(tái)水泵。前種方法是根據(jù)壓力反饋信號(hào)，通過PID運(yùn)算自動(dòng)調(diào)整變頻器輸出頻率，改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，最終達(dá)到管網(wǎng)恒壓的目的，就一個(gè)閉環(huán)回路，較簡單。后種需要利用恒壓供水器PLC（如圖），當(dāng)變頻器被投入自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，1#泵電機(jī)接觸器首先被控制導(dǎo)通，變頻器輸出頻率上升，同時(shí)管網(wǎng)壓力信號(hào)逐漸增加，出水管網(wǎng)的壓力信號(hào)與恒壓供水器PLC管網(wǎng)壓力設(shè)定信號(hào)負(fù)反饋閉環(huán)，當(dāng)電機(jī)頻率上升到最高頻率，而管網(wǎng)壓力達(dá)不到設(shè)定要求時(shí)，變頻器立即控制工頻接通1#泵，使1#泵全速投入運(yùn)行，同時(shí)變頻器經(jīng)過時(shí)間延遲，對(duì)2#泵進(jìn)行變頻控制。當(dāng)管網(wǎng)壓力與設(shè)定壓力基本平衡時(shí)，變頻器控制當(dāng)前變頻電機(jī)維持在一定的頻率，當(dāng)水需求量減少，管網(wǎng)壓力逐漸升高，變頻器輸出頻率降低，當(dāng)變頻器輸出頻率低至0HZ，而管網(wǎng)在一設(shè)定時(shí)間內(nèi)還高于設(shè)定壓力，變頻器切斷當(dāng)前變頻控制泵，轉(zhuǎn)而控制下一個(gè)原工頻控制泵，變頻器在水泵控制轉(zhuǎn)換過程中，逐漸輪換使用水泵，使每個(gè)水泵的利用率均等，增加系統(tǒng)可靠性。

恒壓供水控制系統(tǒng)框圖

三、系統(tǒng)應(yīng)用范圍

1、自來水廠、加壓泵房。

2、高層建筑，城鄉(xiāng)居民小區(qū)，企事業(yè)等生活用水。

3、企業(yè)生產(chǎn)用水：各類工業(yè)需要恒壓控制的用水，冷卻水循環(huán)，熱力網(wǎng)水循環(huán)，鍋爐循環(huán)水，鍋爐補(bǔ)水等。

4、農(nóng)田灌溉系統(tǒng)。

5、中央空調(diào)系統(tǒng)。　　　

6、農(nóng)田灌溉，污水處理，人造噴泉。

7、各種流體恒壓控制系統(tǒng)。