专用变频器在供水系统中的应用

摘要：目前，变频器广泛应用于工业生产、社会生活的各个领域，在城市供水系统中，变频调速恒压供水设备以其节能、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得到了很大的发展 。

关键词：变频调速恒压供水系统

Abstract: At present, the inverter is widely used in various fields of industrial production, social life, and frequency control water supply equipment, in the city water supply system, with its advantages of energy saving, safe, high-quality water supply and quality, has been a great development on the technical equipment level of our water supply industry.Key words: frequency control water supply system

中图分类号：TN773文献标识码A 文章编号：

前言：随着电力电子器件向大功率化、高频化、模块化、智能化方向发展，极大地促进了变频调速整机系统性能的提高，变频器整机的控制性能、自诊断和自保护功能越来越强。一般规定城市管网的水压只保证6层以下楼房的用水，其余上部各层均须“提升”水压才能满足用水要求。以前大多采用传统的水塔、高位水箱，或气压罐式增压设备，但它们都必须由水泵以高出实际用水高度的压力来“提升”水量，其结果增大了水泵的轴功率和能量损耗。自从通用变频器问世以来，恒压供水调速系统实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求，是当今最先进、合理的节能型供水系统。4

.111变频器的节能效果m

1.1 一般城市管网的水压无法完全满足所有用水居民的用水需求，绝大部分用户须通过提升水压才能满足用水要求。以前大多采用传统的水塔，高位水箱等等增压设备，它们都必须由水泵以高出实际用水高度的压力提升水量，其结果大大增加了能量损耗。

1.2 变频供水能灵活控制供水压力。

当异步电机在全压启动时从静止状态加速到额定转速所需时间小于0.5秒，这意味着在不足0.5秒的时间里，水的流量从零猛增到额定流量，在极短时间内流量的巨大变化将引起对管道的压强过高或过低的冲击，压力过高会爆管而过低导致管子的瘪塌。直接停机同样会引起压力冲击。使用变频器调速后，可通过对加减速时间的合理预置来延长启动和停止过程，合理控制供水压力减少管道冲击，最大限度保护管网，管件，同时也提高电机水泵的使用寿命。

1.3 采用变频供水节电效果明显。

变频器节能效果实际工作中更可观。以水厂为例，一水厂原供水方案为280KW机电系统一工一变两套系统向市区管网以0.18Mpa压力供水，工频供水系统为控制供水压力要采用勒阀门的方法。经技术改造改为两套供水系统均用变频器供水后，该水厂当月电费较前月少近五万元，当年公司电费较上年减少近六十万元，可见使用变频器供水节能效果很明显，长期使用变频器经济效益可观。

2各种供水方式比较

2.1 变频器直拖电机变压（变流量）供水： 优点：接线简单，使用电器件少，完全启用变频器自身功能运行稳定，节电效果较明显，维修率较低。缺点：只能变压（流量）运行，节能空间有剩余。

2.2 多泵运行方式：控制回路用PLC(可编程控制器)设计以三泵为例：优点：可控制实现恒压（恒流量）供水。缺点：只有一台泵变频调速运行，其余各泵均工频运行，节能一般,部分能量未被挖掘出来。维修工作量较大，运行稳定性较好。

2.3 一拖一单泵运行方式： 启用变频器内置PID功能或外用PLC（可编程控制器）均能实现恒压（流量）供水。此方案要求用户量与机电设备工作能力匹配。该方式接线简单使用电器件少，运行稳定，无管线冲击，维修工作量小，节能效果较其它方案优秀等特点。

3 变频控制恒压供水控制方式

目前国内各厂家生产的供水设备电控柜，除采用落后继电接触器控制方式外，大致有以下四类：

3.1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。

3.2单片微机电路控制方式：这类控制电路优于逻辑电路，但在应付不同管网、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。

3.3带PID回路调节器和/或可编程序控制器（PLC）的控制方式：该方式变频器的作有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可编程控制器后，经可编程控制器内部PID控制程序的 计算 ，输出给变频器一个转速控制信号。

3.4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。

4变频器系统供水运行方式和功能：

4.1变频泵固定方式。

变频泵固定方式最多可以控制7台泵，可选择“先开先关”和“先开后关”（适用泵容量不用场合）2种水泵关闭顺序。

4.2 变泵循环方式。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、休眼泵，便于实现供水泵房全面自动化。工作泵与备用泵不固死，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，可方便指定每日休眼工作的起始/停止时刻，并可设定休眼时的压力给定值。休眼期间，只有休眼水泵工作，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。

4.3 变频器供水系统具有零星停机功能，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，系统能自动世换到消防模式，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。 毕业论文网4.4利用通讯功能，可实现联网控制，便于楼宇自动化和管理。另外还有一些功能，如排污泵控制功能、进水池液位检测及控制、管网超压/欠压保护功能、温差及压差控制、故障自动电话拨号（当供水系统或变频器发生故障时，通过内置的RS232C串行通讯接口，与外接的MODEM设备进行信号连接，自动启动预先设定的电话号码和信息，及时通知设备维护人员进行相应处理，可以方便地实现泵房无人职守运行）。由此可见，供水专用变频器具有强大的功能，能满足供水系统的各种控制方案。若加上小型PLD，就可以满足更复杂的工艺要求。

5 运用变频器的效果水泵经变频调速以后，除了具有很好的节能效果外，在以下性能指标上获得了提高:5.1实现了软启动;工作电流下降，电机运行温度明显下降，同时减少了机械磨损，机械检修工作量也大幅减少。5.2各种保护功能完善，没有再发生因过载、单相运行而烧毁电机的现象，确保了安全运行。5.3实现了软启动，避免了无调速水泵启动对周边设备及电网的冲击。5.4 能自动维持恒压供水并无级调节水压;供水质量好，由于取消了高位水箱，防止了水的二次污染。5.5 自动化程度提高，提高了水泵的运行效率。 毕业论文

6 结语根据以上论述，供水系统应用变频调速技术有一定的普及程度，但还有很大潜力，继续在供水系统中普及应用变频调速技术，经济和社会效益是明显的，技术优势也是明显的，尤其是具有较大幅度的节能效果。

参考文献：

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[2]吴婷洁;张黎平;;变频器应用中的问题及对策[J];许昌学院学报;2006年05期

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