变频恒压技术在供水系统中的应用

摘要：在化工厂中，新鲜水安全平稳供给对安全生产具有重要意义。根据我公司实际生产情况和本人多年工作经验，对在新鲜水供给系统采用变频恒压供水技术进行总结。

关键词：变频器 供水行业节电 节水 恒压供水

中图分类号：P624.8 文献标识码：A 文章编号：

风机、水泵等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输出功率大量的能源消耗在挡板、阀门地截流过程中。由于风机、水泵类大多为平方转矩负载，轴功率与转速成立方关系，所以当风机、水泵转速下降时，消耗的功率也大大下降，因此节能潜力非常大，最有效的节能措施就是采用变频调速器来调节流量、风量，应用变频器节电率为20％～50％，而且通常在设计中，用户水泵电机设计的容量比实际需要高出很多，存在“大马拉小车”的现象，效率低下，造成电能的大量浪费，采用交流变频调速装置效益显著。

1 变频器的工作原理与结构

我厂现在使用的的电机节能柜采用变频器+可编程控制器的系统方案，利用可编程控制器完成对变频器的控制。编程控制器负责现场信号的采集，数据的处理，通过控制变频器的输出频率来调节流量，从而完成温度、压力或液位的控制。

变频节能柜的结构图如下：

在上图中，系统分成2个部分，工频软启动位于配电房，节能柜位于电机旁边。

节能柜面板示意图如下：

2变频柜操作说明

2.1变频柜上电：在配电房内闭合配电柜的隔离开关，就应该看到节能柜上的控制电源灯点亮。

2.2变频器的手动运行

在手动运行方式下，电机处于工频运行，通过调节水泵出口蝶阀挡板的位置控制循环水的流量和压力。操作方法如下：

第一，观察自动--停—手动旋钮是否位于停止位置，如果没有位于停止位置，必须将自动--停—手动旋钮转向停止位置，然后点动手动停止按钮，必须看到电压表上显示的电压为0伏，节能柜上的停止指示灯点亮。

第二，将自动--停—手动旋钮转向手动位置，此时，应听到节能柜内交流接触器的闭合声响，运行指示灯点亮，但此时应看到电压表上显示的电压为0伏，电机保护器上电工作，电机保护器的显示屏显示各相电流值。注意：手动运行在起动电机之前，必须看到电压表上显示的电压为0伏，自动--停—手动旋钮处于手动位置，同时，运行指示灯点亮。点动手动起动按钮，即可起动配电房内的软启动器，电机经过短暂的过渡后，很快进入正常运行，电压表和电流表的指针经过短暂的晃动后，也会稳定在合理的位置，电压表显示的电压是380V,电流表应指示200A左右。

第三，转动出口蝶阀挡板的位置，以控制循环水的流量和压力达到满足生产要求的稳定数值。

当需要关闭电机时，应先点动手动停止按钮，此时应看见电压表上显示的电压为0伏，然后，将自动--停—手动旋钮转向停止位置，此时，应听到节能柜内交流接触器的打开声响，节能柜上的停止指示灯点亮，电机保护器掉电且显示屏上出现空白。

2.3变频器的自动运行

在自动运行方式下，电机处于变频运行，水泵出口蝶阀挡板处于完全打开的位置，变频器通过调节电机的转速来调节流量，从而完成压力的控制。操作方法如下：

第一，观察自动--停—手动旋钮是否位于停止位置，如果没有位于停止位置，必须将自动--停—手动旋钮转向停止位置，必须看到节能柜上的停止指示灯点亮。在触摸屏上观察水泵出口压力设定值是否满足生产要求，必要时，按动触摸屏上增加或减少按钮，调整压力设定值。电机保护器没有上电且显示屏上显示空白。

第二，将自动--停—手动旋钮转向自动位置，应听到节能柜内交流接触器的闭合声响，运行指示灯点亮，同时电压表上显示的电压为380伏，变频器处于上电初始化状态，此时，在触摸屏上看到变频器的状态是故障，电机保护器没有上电且显示屏上仍然空白。。在8秒左右的时间后，变频器上电初始化完成，在触摸屏上看到变频器的状态是正常，电机即将运行。为了减少电机起动电流，在电机起动的60秒内，电机转速增加缓慢，60秒后，电机快速增加转速，出口压力也快速增加，直至到达压力设定值。

第三，缓慢转动出口蝶阀的挡板达到最大开度的位置，变频器会自动控制循环水的流量和压力满足生产要求。

2.4变频器的恒压设定

在变频器运行过程中，随时可以点动增加或减少按钮调节压力设定值；并查看触摸屏上的压力值是否与水泵出口压力表的指示相符。

3 变频供水的效果

3.1变频恒压供水的的优点：

⑴ 变频供水能灵活控制供水压力，并保证恒压供水，有利于输水管网的安全平稳运行，大大降低了管网的泄漏率。采用老式供水方式时，新鲜水管网每年都会出现 五六个漏，而采用变频恒压供水方式后，每年 。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。从上表测试结果可见使用变频器调速后，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。

⑵ 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。例如，我公司水厂原供水方案为185KW工频机电系统以0.6Mpa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。经技术改造改为彩用变频器供水，严禁勒阀门通过变频器调频来控制供水压力，根据生产实际需要，将管网压力由原来的0.59MPa，降到0.5 MPa。改变供水方法后该水厂当月电费较前月少近五万元，年节约电约四十三万度，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。

⑶ 节水效果明显

采用变频恒压供水后，由于将管网压力从0.6Mpa降到0.5Mpa，降低了水的流速，无形中控制了每小时的供水量，降低了生产每天用水量，从原来的每天1.1～1.2万吨以上，降到现在的0.97万吨左右。每天节水约1000多吨。在节水上取得了可喜的成绩。

⑷ 降低了工人的工作量

采用变频恒压供水后，变频器根据用水系统的实际用水量自动调节，无需工人去开关出口阀门来操作，大大降低了职工的工作量，受到职工的一致好评。

3.2变频恒压供水方式

变频调速恒压供水系统，经历了逐步完善的过程。综合早期的单泵恒压供水系统与近几年来被行业内人士普遍使用的多泵恒压调速供水系统诸多供水方式来看，我认为最优的恒压供水系统应为单泵直拖恒压供水系统。 变频器直拖电机变压（变流量）供水的 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，节能效果较明显，维修率较低。 综合以上经验，变频恒压供水的节电、节水、恒压效果非常明显，目前我公司与深圳科诺公司合作，已在多个系统实施变频技术，均取得较好效果，为节能降耗，稳定生产作出贡献，值得在系统内推广。