变频供水系统范文

变频供水系统范文第1篇

关键词：变频供水系统；重力供水系统；变频泵；工频泵

Abstract: at present exceptionally rapid urbanization process, under the environment of all kinds of office buildings and public design flow is very large, and for the choices of building water supply and drainage system is also vary, which adopts the frequency conversion system on water supply, water supply and the pros and cons of gravity water supply discussion also has often been put forward. This article will through some engineering examples to explore the characteristics of frequency conversion water supply system and gravity water supply system.

Keywords: variable frequency water supply system; Gravity water supply system; Variable frequency pump; Pump power frequency

中图分类号：TV674文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

前言

本报告以沈阳嘉里香格里拉项目为参考，对比项目中分别采用重力供水与变频供水两种供水系统的优劣，从而达到分析研究变频泵与恒速泵工作原理的目的。根据嘉里提供的设计手册，该项目最终采用了重力供水系统，但是变频泵与恒速泵仍各具特点，有待通过对比进行深入的研究。

正文

重力供水系统

重力供水系统简介

重力供水系统使用恒速泵供水，通过恒速泵将底层水箱中的水源抽至高层水箱后，依靠高水位中水体自身重力向各配水点供水。由于水位基本不发生变化，因此重力供水的出水水压比较稳定，不会因为外网中水压的变化而出现波动。恒速泵通过设置在高位水箱中的水位控制器调节启停，当水箱中水位低于设计水位时，恒速泵启动，向高位水箱输水。

恒速泵工作原理

恒速泵通过泵本身的电机，将水流以恒定速度引出，相对变速泵而言，恒速泵的工作原理简单，不易出现故障，工作稳定性也更强。

变频供水系统

变频供水系统简介

变频供水系统采用变频泵供水，通过变频泵将底层水箱中的水源直接输送至各配水点，无需设置高位水箱。由于变频泵可根据出水水压的变化改变出水量，故也能达到调节水压恒压出水的效果，且相对重力供水而言，无需设置高位水箱，使整个供水系统的设计更为简洁。

变频泵工作原理

变频泵通过设置在出水端的水压测试装置，感应出水压力的变化，并调节水泵转速来达到稳压的作用。该泵与恒速泵最大的区别在于增加了出水感应装置以及能够改变泵转速的变频器，以下着重介绍变频器的组成与工作原理。

如前所述，泵的速度控制涉及一个变频器。因此，有必要深入了解变频器，了解它是如何运作，并最后讨论使用这种设备的相关注意事项。

变频器的元件：

理论上，所有变频器均由相同的功能块组成，其基本功能就是将电源电压转变为具有另一个频率和振幅的新交流电压。变频器首先把输入电压整流，然后将能量储存于由一个电容器组成的中间电路。接着，直流电压被转化为具有另一个频率和振幅的新交流电压。由于变频器中中间电路的存在，电源电压的频率对输出频率以及电机速度没有直接影响。由于整流器可以处理50Hz和60Hz的频率，因此电源频率可以是其中任意一种。此外，输入频率将不影响输出频率，因为这是由电压/频率模块所决定的，而电压/频率模块又是由换流器决定的。

如下图所示，变频器还由其它三个元件组成：一个EMC滤波器、一个控制电路和一个换流器。

EMC滤波器

EMC滤波器并不是变频器的主要功能部分，因此理论上，它不是变频器的一部分。然而，为了满足一些地方规范的要求，该滤波器是需要的。EMC确保了变频器不会向电源发出无法接受的高噪声信号。与此同时，滤波器确保了由其它设备产生的噪声信号不会进入变频器的电子设备中，引起损坏或干扰。

控制电路

控制电路块有两个功能：它控制着变频器，并与此同时，维护着变频器与周围设备之间的整个通信。

换流器

来自变频器的输出电压并不像标注电源电压一样是正弦式的。供应给电机的电压由许多矩形波脉冲组成。这些脉冲的平均值形成一所期望的频率和振幅的正弦电压。所形成的切换频率可从几个kHz至20kHz，具体取决于波段。为了避免电机绕组内产生噪音，变频器的切换频率最好在可听度的范围以上。

变频供水系统与重力供水系统的比较

根据沈阳嘉里香格里拉项目的各项参考信息，对比采用变频供水与重力供水两种供水两种系统，可得出以下几个方面的异同：

经济性：

变频——采用5组变频泵，共13台；底层设生活水池，5F、19F设转输泵及转输水箱，无需设置屋顶水箱。

重力——采用3组恒速泵，1组变频加压泵，共11台；底层设生活水池，19F设重力供水水箱，顶层设重力供水水箱及加压水泵。

节能性：

在出水水压经常变化的情况下，变频泵比公频泵具有一定的节能作用。但针对两种系统中，供水方式的不同，节能性比较缺乏依据。

安全性：

变频——与公频泵相比，含有变频器等调速设备，且根据用水需求需频繁启动，故障几率较高；出现停水或停电问题时，系统内无水箱存水，将立即处于供水瘫痪状态。

重力——仅由泵进行恒速供水，无变频器等装置，供水出现故障的几率相对较低；在出现停水或停电状况时，各区仍能够依靠重力水箱中的储水进行短暂供水。

稳定性：

变频——采用恒压变频泵，能够保证出水水压的稳定，但根据水量变化，需要一定的调节时间。

重力——重力供水采用储水水箱，依靠重力供水，出水水压稳定，且无需调节过程，在出水稳定性上更具优势。

水质：

变频——由变频泵直接从底层水箱抽水，无中间层及高层储水水箱。但在5F、19F设有转输水箱，对水质仍有一定程度的影响。

重力——由公频泵供水，设置中间层及屋顶重力储水水箱，水质影响较大。

变频泵与恒速泵的比较

变频泵与恒速泵在工作原理上的差别主要是泵的转速是否能够发生相应变化。在同一项目中，使用变频泵或恒速泵，其对比范畴主要为使用寿命、使用周期及使用费用。而费用方面又主要包括：初始费用，安装及试车费用，能耗费用，运行费用，环保费用，保养及维修费用，故障时间费用，退役及处理费用。一个泵系统的寿命周期费用是在系统寿命期内上述提及的所有要素的总合。

上表为一个工业应用需要一台新的供水泵，并考虑两个解决方案：

一台恒速多极离心泵

一台变速多极离心泵

通过计算显示，与恒速泵相比，变速泵节省40%的能耗。然而，变速泵的初始费用是恒速泵的两倍。但是，即便如此，10年后，第一个解决方案的总费用比恒速泵解决方案的低25%。

结论

针对沈阳嘉里香格里拉项目，因对于供水稳定的要求很高，故而最终采用了重力供水系统。但是，针对不同的项目，重力供水系统与变频供水系统仍有其各自的优缺点，不能一概而论，需根据实际情况，进行对比取舍后方能确定。与此同时，透过具体项目，也能看出不同系统中，泵的种类所发挥的作用。在不同的系统中，如何选取泵的类型，也需要进行全面对比后，根据具体条件来确定。

参考文献：

[1] 《泵与泵站》中国建筑工业出版社；第5版（2007年12月1日）

[2] 《建筑给排水设计手册》中国建筑工业出版社；第2版（2008年10月1日）

变频供水系统范文第2篇

关键词：变频；恒压供水；模糊PID控制

水资源和电能在我们的日常生活和工作中起着至关重要的作用，虽然我们国家资源丰富，但资源的浪费和污染也非常严重，所以做好节能减排的工作是非常迫切的。为了能够满足城市高效节能的供水要求，应该对从前的供水系统进行优化，把从前传统的供水系统转变成恒压变频供水系统，提高供水系统的自动化控制程度，增强中小城市供水系统的性能，科学合理的降低供水能耗、实现高效供水。

在以前的供水系统中传统的PID控制方式已经取得了较好的控制效果，而本文通过传统PID控制方式与模糊控制方法相结合，来探索一种更好的控制策略，提升恒压供水系统的供水性能。这种新的供水控制策略可以使得供水节能效果更显著，操作更加简单，调节时间大大的缩短，提升恒压供水的稳定性、安全性，为人民的生产生活做好保障。这种供水系统的应用范围非常广，既可以用于中小城市的市政供水又可以用于化工和其他工业用水中。

目前，恒压变频供水方式是新型的供水方式，它可以灵活的控制水泵的转速来改变供水管网的水流量，当用水流量较大时，系统的各台水泵逐渐启动，并利用变频/工频切换来实现供水管网的水压恒定，以保证用户正常用水；而夜间用水量减少时，恒压变频供水系统将根据用水情况逐渐减少工作的水泵数量，并通过工频切换为变频的方式实现管网水压的恒定，保证供水流量一直跟随用水流量的变化而变化。

供水的目的是为了满足用户的用水需求，而用水流量和供水流量是影响供水管网压力的最直接原因。当系统的供水量小于用水量时，管网水压下降；当供水量等于用水量时，管网水压恒定；当供水量大于用水量时，管网水压上升。由此可见，供水管网的压力是反映供求之间矛盾的关键。因此，可将供水管网的水压作为检测量，由系统根据管网水压的变化改变水泵机组的频率，进而调节供水量，实现供水流量和用水流量之间的动态平衡，使恒压变频供水系统稳定地工作在管网水压的设定值。

变频技术简单地说就是把直流电变换为电压和频率可变的交流电，或者把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压和频率可变的交流电。前者即将直流电转变为电压和频率可变的交流电需要经过逆变的过程，而后者即将电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压和频率可变交流电需要经由整流和逆变两个过程，逆变是整流的逆向过程。在这些变化过程中，电源频率均发生了变化。

近年来，恒压供水系统通常结合变频调速根据管网压力的变化情况通过微机监测和运算，自动地调节水泵转速以满足用户用水的要求。这样的供水系统具有显著的节能效果和可靠地稳定性，因此是目前最合理的先进供水系统。

恒压变频供水系统将可编程控制器作为控制中心，通过检测实际管网水压与管网水压的设定值进行比较，经运算处理后输出控制信号改变水泵的工作频率，使供水系统自动稳定于设定的管网压力值，实现管网水压的闭环调节。当用水量增加时，系统调节水泵的工作频率使水泵的转速提高，加大供水量；当用水量减少时，系统调节水泵的工作频率使水泵的转速减小，进而减少供水量，这样既保证了供水效率又满足了用户对水压的要求，实现了“用多少水，供多少水”。

这种供水方式不需要建造高位水箱、水塔等，既节约了成本，又没有了水质二次污染的可能，是一种理想化的供水方式。这种供水方式是目前较先进的供水方式，比传统的供水方式可靠性更高，稳定性更好，既节能环保又安全高效，自动化水平高，而且经济实惠。并且这种变频供水系统在生活中的应用越来越广，范围越来越大，不仅适用于工厂、学校、居民区等用水场合，也适用于各种自来水厂、供暖循环用水系统和工厂循环冷却水系统等。

恒压变频供水系统的发展离不开变频调速技术，变频调速技术是恒压变频供水系统的核心。通过调查研究发现国外都是采用一台水泵配一台变频器的方式，这样就要求在一套供水系统中有多少台水泵机组就要有多少台变频器，成本较高，加大了生产投入。随着变频技术在供水系统中的应用越来越广泛，大家逐渐发现并认同恒压变频供水系统具有明显的节能效果，自动化水平高，而且还具有高稳定性和较强的可靠性。很多国外生产厂家最先发现商机，开始完善变频器的功能，生产出可以应用于供水系统的变频器。像日本Samco公司，就推出了高度集成的供水基板，这种供水基板是将多种硬件设备集成在一起，然后通过命令等形式完成其控制功能，这种基板上拥有配备齐全的功能模块，可以直接控制基板里边的电磁接触器动作，并且具备“变频泵固定模式”和“变频泵循环模式”两种形式。但是这种专用的变频器基板构成的供水系统最多只能有7台水泵机组。这种配置虽然将电路高度集成化，降低了生产成本，但系统的动态性能和稳定性不高，局限了系统本身的带负载能力，而且输出接口的扩展功能没有灵活性，无法实现数据通信，不能用于要求较高的供水系统，在实际应用过程中会产生很大的局限性。

目前在做变频恒压供水系统时，国内很多公司都采用了与国外一样的控制方式构成供水系统的闭环调节，即单台变频器带动单台泵或者单台变频器控制多个泵。在这些供水系统中有的企业为了节省成本采用单片机及相应的软件予以实现。如原深圳华为电气公司，推出了无需外接PLC和PID调节器的恒压供水专用变频器（5.5kw-22kw），这种专用变频器很多最多控制4台电动机 ，操作不太方便，同时其输出接口限制了带负载容量，又不具有数据通信功能，而且在系统的节能性、开放性、稳定性等方面还远远不能满足用户的需要，是以只可把它用于用水需求小系统。还有一些公司采用传统的PID控制方式，并将可编程逻辑控制器与通用变频器一起使用来构成供水系统，并配合触摸屏、组态软件等监控软件等。这种控制方法比较集约化，节约成本，而且系统的可靠性提高，方便工作人员集中管理，并且系统的编程和调试操作简单。

随着科技的发展，电气电子行业的产品不断地更新换代，变频器也逐渐的被广泛应用。在恒压供水系统中，这种应用已经不再陌生，恒压变频供水系统的系统性能也在不断改善。为了能更好的应用于工业生产和人民生活，通常结合先进算法对恒压变频调速系统进行设计以提高变频恒压供水系统的性能。

参考文献

[1] 王凯. 基于模糊PID的恒压供水系统研究[D]. 淄博：山东理工大学，2009.

[2] 周峰. 基于西门子PLC控制器的恒压供水系统设计[D].天津：天津大学，2010.

[3] 黄辉. 高效变频恒压供水系统研制与应用[D].杭州：浙江工业大学，2012.

[4] 刘汪龙. 基于变频调速的高楼供水系统变压运行机理及控制策略研究[D]. 长沙：中南大学，2012.

[5] 宋星. 基于组态、变频器和PLC控制的恒压供水系统[D]. 合肥：安徽大学，2010.

[6] 张德田. 基于模糊控制的变频调速在恒压供水系统中的应用研究[D]. 保定：华北电力大学，2012.

[7] 曾光奇. 模糊控制理论与工程应用[M].武汉：华中科技大学出版社，2006：112～146.

变频供水系统范文第3篇

关键词：变频恒压 供水系统 水资源 城市供水

社会经济的快速发展推动了我国工业建设的不断进步，而工业建设水平的全面提升使人们对于生活质量的要求标准越来越高。因此，城市供水系统也必须针对社会发展以及人们盛会水平的提升来进行适当的调整与改善，以满足社会生产与人们日常生活的要求。水是城市发展的基础性自然资源和战略性经济资源，而水环境则是城市发展所依托的生态基础之一。水在城市系统中具有五大主要功能角色：水是城市生存和发展的必需品和最大消费品，是污染物传输和转化的基本载体，是维持城市区域生态平衡的物质基础，是城市景观和文化的组成部分。

传统供水方式占地面积大，基建投资多，水质易污染，而最主要的缺点是水压不能保持恒定，导致部分设备不能正常工作。变频调速技术是一种成熟的新型交流电机无级调速技术。它以其独特优良的控制性能被广泛应用于供水行业中。由于安全生产和供水质量的特殊需要，对恒压供水压力有着严格的要求，因而变频调速技术得到了更加深入的应用。恒压供水方式技术先进、水压恒定、操作方便、运行可靠、节约电能、自动化程度高，在泵站供水中可完成以下功能：

1.维持水压恒定；

2.控制系统可手动/自动运行；

3.多台泵自动切换运行；

4.系统睡眠与唤醒，当外界停止用水时，系统处于睡眠状态，直至有用水需求时自动唤醒；

5.在线调整PID参数；

6.泵组及线路保护检测报警，信号显示等。

一、变频调速的特点及分析

城市中各各时段的用水量一般是动态变化的，因此供水过剩或供水不足的情况时而发生。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上。当用水量大而供水量小时，则压力低；当用水量小而供水大，则压力大。保持供水压力的恒定，可使供水和用水之间保持平衡，即用水量多时供水量也多，用水量少时供水量也少，从而提高了供水的质量。

恒压供水系统对于用户是非常重要的。在生产生活供水时，若自来水供水因故压力不足或短时断水，可能影响生活质量，严重时会影响生存安全，如发生火灾时，若供水压力不足或无水供应，不能迅速灭火，可能引起重大经济损失和人员伤亡。所以，用水区域采用正艺恒压供水系统，能产生较大的经济效益和社会效益。

二、恒压供水的变频应用方式

通常在同一路供水系统中，设置多台常用泵，供水量大时多台泵全开，供水量小时开一台或两台。在采用变频调速进行恒压供水时，就用两种方式，其一是所有水泵配用一台变频器；其二是每台水泵配用一台变频器。后种方法根据压力反馈信号，通过PID运算自动调整变频器输出频率，改变电动机转速，最终达到管网恒压的目的，就一个闭环回路，较简单，但成本高。前种方法成本低，性能不比后种差，但控制程序较复杂，是未来的发展方向，比如上海正艺信息科技的恒压供水控制系统就可实现一变频器控制任意数马达的功能。下面讲到的原理都是一变频器拖动多马达的系统。

三、PID控制原理

根据反馈原理：要想维持一个物理量不变或基本不变，就应该引这个物理量与恒值比较，形成闭环系统。我们要想保持水压的恒定，因此就必须引入水压反馈值与给定值比较，从而形成闭环系统。但被控制的系统特点是非线性、大惯性的系统，在压力波动较大时使用模糊控制，以加快响应速度；在压力范围较小时采用PID来保持静态精度。这通过PLC加智能仪表可实现该算法，同时对PLC的编程来实现泵的工频与变频之间的切换。实践证明，使用这种方法是可行的，而且造价也不高。

要想维持供水网的压力不变，根据反馈定理在管网系统的管理上安装了压力变送器作为反馈元件，由于供水系统管道长、管径大，管网的充压都较慢，故系统是一个大滞后系统，不易直接采用PID调节器进行控制，而采用PLC参与控制的方式来实现对控制系统调节作用。

四、变频控制原理

用变频调速来实现恒压供水，与用调节阀门来实现恒压供水相比，其优点主要表现为：

1.起动平衡，起动电流可限制在额定电流以内，从而避免了起动时对电网的冲击

2.由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等的使用寿命

3.可以消除起动和停机时的水锤效应

五、恒压供水系统特点

1.节电

优化的节能控制软件，使水泵实现最大限度地节能运行；

2.节水

根据实际用水情况设定管网压力，自动控制水泵出水量，减少了水的跑、漏现象；

3.运行可靠

由变频器实现泵的软起动，使水泵实现由工频到变频的无冲击切换，防止管网冲击、避免管网压力超限，管道破裂。

4.联网功能

采用全中文工控组态软件，实时监控各个站点，如电机的电压、电流、工作频率、管网压力及流量等。并且能够累积每个站点的用电量，累积每台泵的出水量，同时提供各种形式的打印报表，以便分析统计。

5.控制灵活

分段供水，定时供水，手动选择工作方式。

6.自我保护功能完善

如某台泵出现故障，主动向上位机发出报警信息，同时启动备用泵，以维持供水平衡。万一自控系统出现故障，用户可以直接操作手动系统，以保护供水。

参考文献

[1] 刘平；给排水验收工程的几点思考[J]；中小企业管理与科技（下旬刊）；2011（06）.

[2] 高阳.马青.胡蔚蔚 恒压变频供水系统的Matlab仿真模型研究 [J] -工业控制计算机2011（11） .

[3] 杨友平.翁惠辉 用PLC实现分段式恒压供水系统的控制 [J] -机电工程技术2010（9） .

变频供水系统范文第4篇

关键词：水资源 变频恒压 原理 特点 应用

一、水资源概况

水，并不是取之不尽，用之不竭的，节约水，我们要从身边的每一件事做起，从生活的点点滴滴做起。中国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2200立方米，仅为世界平均水平的1/4。扣除难以利用的洪水泾流和散布在偏远地区的地下水资源后，我国现实可利用的淡水资源量则更少，仅为11000亿立方米左右，人均可利用水资源量约为900立方米。我国水资源短缺、水污染严重 、水土流失严重 、水价严重偏低、水资源浪费严重。而且南方水多，北方水少。西部水少，沿海水多。于是节水显得尤为重要，节水是指通过行政、技术、经济等管理手段加强用水管理，调整用水结构，改进用水方式，科学、合理、有计划、有重点的用水，提高水的利用率，避免水资源的浪费。

二、全自动变频恒压供水系统必要性及工作原理

1、必要性：

20世纪90年代 ，在我国城乡供水及水泵抽灌系统中，电机以额定转速运行，并以额定出水量供水，当用水量减少或在用水低谷时，管网压力过高，水龙头和输水管道往往被损坏，这样造成电能与水资源的浪费。然而目前，变频恒压供水的调速系统可以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之一。在实际应用中如何充分利用专用变频器内置的各种功能，对合理设计变频恒压供水设备、降低成本、保证产品质量等有着重要意义。变频恒压供水方式与过去的水塔或高位水箱以及气压供水方式相比，不论是设备的投资，运行的经济性，还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有无法比拟的优势，而且具有显著的节能效果。

2、工作原理；

设备投入运行前，首先应设定设备的工作压力等相关运行参数，设备运行时，由压力传感器连续采集供水管网中的水压及水压变化率信号，并将其转换为电信号传送至变频控制系统，控制系统将反馈回来的信号与设定压力进行比较和运算，如果实际压力比设定压力低，则发出指令控制水泵加速运行，如果实际压力比设定压力高，则控制水泵减速运行，当达到设定压力时，水泵就维持在该运行频率上。当用水量不是很大时，一台泵在变频器的控制下稳定运行；当用水量大到变频器全速运行也不能保证管网的压力稳定时，控制器的压力下限信号与变频器的高速信号同时被PLC检测到，变频器自动将原工作在变频状态下的泵，投入到工频运行，以加大管网的供水量，保证压力稳定。若两台泵运行仍不能保证管网的压力稳定，则依次将变频工作状态下的泵投入到工频运行，而将下一台泵投入变频运行。当用水量减少时，变频器以最低速信号运行，如这时压力上限信号仍出现，则PLC将工频运行的泵停掉，以减少供水量。当上述两个信号仍存在时，PLC再停下一台工频运行的泵，直到最后一台泵用主变频器恒压供水。如果一台泵连续运行时间超过3小时，则切换下一台泵，避免了某一台泵工作时间过长，确保了泵的可靠寿命，进一步提高了工作效率，节约了能源。

变频调速恒压供水系统由变频器、泵组电机、供水管网、储水箱、（智能PID调节器）、压力变送器、PLC控制单元等部分组成，控制系统原理图如图1-1所示。其中变频器的作用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，同时变频器还可作为电机软启动装置，限制电机的启动电流。压力变送器的作用是检测管网水压。智能PID调节器实现管网水压的PLC调节。PLC控制单元则是泵组管理的执行设备，同时还是变频器的驱动控制，根据用水量的实际变化，自动调整其它工频泵的运行台数。变频器和PLC的应用为水泵转速的平滑性连续调节提供了方便。水泵电机实现变频软启动， 消除了对电网、电气设备和机械设备的冲击，延长机电设备的使用寿命。

智能PID调节器属于PLC扩展模块，可以与AD＼DA模块一起使用，得到过程控制模块的效果。同时它的功能可以被变频器的某些功能代替，达到同样的控制效果。其控制原理图如图1-2所示。

图1-2 恒压供水系统控制原理框图二

三、全自动变频恒压供水系统特点及适用范围

1、系统特点：

（1）高效节能。按需要设定供水压力，根据管网用水量来变频调节水泵转速，使水泵始终在高效率工况下运行，同普通的无塔供水设备相比，节能效果达到20%。

（2）对电网冲击小，保护功能完善。消除了水泵电机直接起动时对电网的冲击和干扰，并且设备控制系统具有短路、过流、过压、过载、欠压、 过热等多种保护功能，大大提高了工作效率，延长了水泵的使用寿命。

（3）人机界面触摸面板操作，设计参数灵活方便。可灵活设定频率下限，加速时间、减速时间、换泵时间等各种工作参数，能够显示系统运行时间，查阅各种故障原因。

（4）定时唤醒功能。由于系统是根据管网用水量的多少来决定投入运行水泵的台数，所以当用水量长期在某一小范围内变化时就会使得某台水泵长期运行而磨损严重，而其他水泵长期不使用造成生锈，设定本功能后则可方便的解决该问题。对于同流量的多台水泵，为使各泵平均工作时间相同，须设置定时换泵功能。在设定了定时换泵功能后，当一台变量泵连续工作时间超过设定值后，且有变量泵处于“休息”状态，则变频器自动切换启动“休息”时间最长的变量泵，并停止原变量泵，以保证各台水泵运行时间均等，延长水泵使用寿命。换泵时间可任意设定。

（5）当变频器发生故障时，能够自动转换至工频运行，确保供水不间断。突然停电后再来电，设备能够自动启动运行。

2、适用范围：

变频恒压系统广泛应用于居民区、宾馆及其它公共建筑的生活用水、锅炉补给水，加压泵站、各类工矿企业的生产用水、消防用水、锅炉恒压补水、输油管道增压、注水系统、农田灌溉等。

四、总结

目前变频恒压供水系统正向着高可靠性、全数字化微机控制、多品种系列化的方向发展。追求高度智能化、系列化、标准化，是未来供水设备适应城镇建设中成片开发、智能楼宇、网络供水调度和整体规划要求的必然趋势。但国内变频调速恒压供水系统的水压闭环控制系统的研究还是不够的，因此，有待于进一步研究改善，使其能够被更好的应用于生活、生产实践中。坚持把节约用水放在首位，强化城市节约用水管理，努力创建节水型城市，实施可持续发展。

参考文献

1、贺玲芳.基于PLC控制的全自动变频恒压供水系统.西安科技学院学报，2000；

2、屈有安.变频器PID恒压供水系统.江苏电器，2002；

3、朱玉堂. 变频恒压供水系统的研究开发与应用.浙江大学，2005；

变频供水系统范文第5篇

【关键词】变频器;恒压供水;PID

0.引言

作为供水工程中的通用机械，消耗着大量的能源，电耗往往占制水成本的60%以上，在我国，每年水泵的电能消耗占电能总消耗的21%。为了节约降耗，必须采取调节措施使泵站适应负荷变化的运行。本文介绍一种变频调速恒压供水系统，该系统可根据管网瞬间压力变化，自动调节某台水泵的转速和多台水泵的投入及退出，使管网主干管出口端保持在恒定的设定压力值，并满足用户的流量需求，使整个系统始终保持高效节能的最佳状态。

在实际工况中，用水量是时刻变化的，为了适应水量的变化，以往多采用调节泵出口阀门定时去控制泵出口压力在某一规定值上，这必然造成用水时有超压或欠压现象。水泵机组应用变频调速技术，即通过改变电动机定子电源频率来改变电动机转速，可以相应地改变水泵转速及工况，使其流量与扬程适应管网用水量的变化，保持管网最不利点压力恒定，达到了节能效果。根据这一原理，在应用中选择供水管网最不利点允许的最低压力为控制参数，通过压力传感器以获得压力信号，组成闭环压力自控调速系统，以使水泵的转速保持与调速装置所设定的控制压力相匹配，使调速技术和自控技术相结合，达到最佳的节能效果。此外，最不利点的控制压力还保证了用户水压的稳定，无论管路特性曲线等因素发生什么变化，最不利点的水压是恒定的。保证了用水压力的可靠。

1.变频恒压供水特点

（1）恒压供水能自动24小时维持恒定压力，并根据压力信号自动启动备用泵，无级调整压力，供水质量好，与传统供水比较，不会造成管网破裂及水龙头共振现象。

（2）动平滑，减少电机水泵的冲击，延长了电机及水泵的使用寿命，避免了传统供水中的水锤现象。

（3）采用变频恒压供水保护功能齐全，运行可靠，具有欠压、过压、过流、过热等保护功能。

（4）系统配置可实现全自动定时供水,彻底实现无人值守自动供水.控制系统具有故障报警和显示功能,并可进行工变频转换,应急供水。

（5）系统根据用户用水量的变化来调节水泵转速，使水泵始终工作在高效区，当系统零流量时,机组进入休眠状态,水泵停止，流量增加后才进行工作,节电效果明显，比恒速水泵节电23%-55%。

（6）整套设备只需一组控制柜和水泵机组，安装非常方便，占地面积少。

（7）采用全自动控制，操作人员只需转换电控柜开关，就可以实现用户所需工况。

2.系统组成及工作原理

变频恒压供水系统采用一电位器设定压力（也可采用面板内部设定压力或专用控制器），采用一个压力传感器（反馈为4～20mA或0～10V）检测管网中压力，压力传感器将信号送入变频器PID回路，PID回路处理之后，送出一个水量增加或减少信号，控制电机转速。如在一定延时时间内，压力还是不足或过大，则通过变频器作工频/变频切换起动另一台水泵，使实际管网压力与设定压力相一致。另外，随着用水量的减少，变频器自动减少输出频率。达到了节能的目的。

此系统主要由2台供水泵，1台变频器，1块远传压力表和一些相关设备组成。当用水量不大时变频器启动1＃泵电机，接触器KM2断开、KM1吸合，1＃泵变频运行，随着压力自动调节频率的高低以保持压力的恒定。当用水量增加1＃泵频率随之增大，如到工频仍不能满足要求时，变频器控制接触器KM1断开、KM2吸合，使1＃泵工频运行，然后KM3吸合使2＃泵变频运行。如用水量一直减少，则变频器控制2＃泵减速直至推出运行，使1＃泵转入变频运行，如果用水量继续减小，变频器转入休眠状态，停止输出。如果1台泵一直能满足用水量，出于保护电机的目的，可以设置变频器参数，使变频器控制2台电机每隔一段时间切换运行。

3.变频器PID调节功能

变频器是通过内置PID调节器对供水系统进行闭环控制的。首先设置一个恒定的给定压力值，变频器则通过现场压力传感器的反馈信号，进行PID调节，控制变频器的输出。通俗的说就是，当压力超过给定值则变频器减速，不足给定值则增速，供水系统始终保持恒定压力，变频器输出则无须考虑。PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下：（1）首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；（2）仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；（3）在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。在实际调试中，只能先大致设定一个经验值，然后根据调节效果修改。其实一般供货厂家都有自己的经验数据，基本已经不需要现场人员再进行计算了。这里有一首调节方法的诗歌供大家参考。

参数整定找最佳，从小到大顺序查

先是比例后积分，最后再把微分加

曲线振荡很频繁，比例度盘要放大

曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳

曲线偏离回复慢，积分时间往下降

曲线波动周期长，积分时间再加长

曲线振荡频率快，先把微分降下来

动差大来波动慢。微分时间应加长

理想曲线两个波，前高后低4比1

一看二调多分析，调节质量不会低

4.结束语

水泵采用变频器控制后，泵的出口扬程大幅度下降，节能效果显著。由于电机转速下降，泵出口压力降低，减少了机械磨损，降低了维修工作量，延长了设备的使用寿命。提高了功率因数，（下82软启动特性避免电机直接启动时大电流对电机线圈和电网的冲击。采用变频器后，电动机和泵共同组合为一体，它既是动力源，又是供水调节执行机构，改变了传统的控制方式，实现了生产过程自动化，减少了工人的劳动强度。闭环控制系统适应水量变化，实现在线调整，保证管网末端压力恒定，不存在人为调整的滞后现象。总之，此系统具有体积小、调速范围大、效率高、无级调速等特点，运行安全可靠，实现闭环控制系统，满足用水需量，保证管网末端压力恒定，具有明显的节能降耗的经济效益，同时还延长了设备寿命，减少了维修工作量，是一种比较理想的调速系统。

【参考文献】

［1］冯垛生,张淼.变频器的应用与维护.广州:华南理工大学出版社,2003.

［2］黄立培，张学.变频器应用技术及电机调速.北京：北京人民邮电出版社,1997.

变频供水系统范文第6篇

【关键词】水厂；变频供水系统；节能

一、前言

由于地理分布、经济条件和相关技术人才的原因，我国水厂自动化的总体发展水平还不高，发展也不平衡。大中城市水厂，特别是发达地区大型水厂的自动化程度很高，而小城市和城镇水厂，特别是落后地区小型水厂的自动化程度较低，甚至还是空白。在一些已实现自动化的水厂中，虽然自动化系统和设备与其他行业，如化工、电力等相比并不差，甚至更先进，但是，其功能并未充分发挥出来。有的自控系统从未运行过，一直处于闲置状态；有的运行一段时间后变为了手动，甚至处于瘫痪状态，造成了自动化系统和设备的极大浪费。

国内实现水厂自动化控制的方法主要是新建和扩建工程。大型水厂建设项目依靠引进外资和全套技术设备，水厂工艺自动化水平高，但设备和控制系统投资很大。中小水厂自动化的设计、工程服务以国内为主，但系统中关键技术和设备仍以引进国外产品为主，在设备选型及工程服务上采取国内与国外相结合的办法。这种办法不但大大降低了水厂在自控系统中的投资，而且实现了工程售后服务的本地化，有利于该行业的长远发展。

我国水厂自动化控制系统的发展过程可分为三个阶段：第一阶段是分散控制阶段，该阶段水厂各部分分别进行自动控制，各独立系统互不相关；第二阶段是水厂综合自动化阶段，在该阶段整个水厂作为一个综合自动化控制系统进行生产，同时各个独立子系统又可以独立工作，该系统共享整个水厂的信息，同时又有分散控制的可靠性。现阶段大部分水厂处于此阶段；第三阶段是供水系统的综合自动化阶段，该阶段要求在一个区域的供水企业共享信息，实现整个城市或地区供水系统的自动控制。目前我国的中小型水厂大部分处于第一或第二阶段，只有很少大型水厂达到了第三阶段。在国外，如加拿大、美国等发达国家基本实现了供水系统的全自动化，而且开始进行分质供水，把自来水中生活用水和直接饮用水分开，另设管网，直通住户，实现饮用水和生活用水分质、分流，达到直饮的目的，并满足优质优用、低质低用的要求，同时对水厂内部的自控系统也在不断地进行改进和提高。

二、变频节能技术在水厂中应用的重要性

在水处理行业中，普遍存在着用水量变化较大的问题，在不同的季节、不同的时段，用户用水的需求量有很大的差别，存在着明显的用水高峰特征，因此水处理厂供水系统的给水压力需要随用户的用水需求量变化而变化。在低峰时，如果水泵机组按高峰期的用水量运行，虽可通过调节阀门来满足用水需求，但供水能量损耗大，而且还会影响机组的正常运行。因此，根据用水需求自动控制水泵机组运行，且实现节能，是水厂自动化技术的一项重要内容，因此变频调速的恒压供水系统孕育而生。

变频调速是一项有效的节能降耗技术，其节电效率很高，几乎能将因设计冗余和用水量变化而浪费的电能全部节省下来。变频调速控制技术，是指以变频调速原理为基础，在保证供水可靠性的前提下，根据供水系统用水量的变化情况，自动调整水泵工况，使之始终尽可能地在高效区间内运行，以达到降低能耗、提高效率的目的。这一技术是比较科学，可靠性较高的一种调节水泵工况的方式。它具有调速精度高、功率因数高等特点，使用它可以提高产品质量、产量，并降低物料和设备的损耗，同时也能减少机械磨损和噪音，改善车间劳动条件，满足生产工艺要求。

变频器是一种以变频调速技术为基础通过改变频率来调整电机转速的工业装置。作为一种先进的调速装置，变频器不但调速范围广、可靠性高、操作与维护方便，而且节电效果明显。在水处理行业变频器具有广阔的发展前景，有关其应用研究也一直得到相关工程领域的重视。应用变频器来实现变频节能供水，可以采用恒压变量或变压变量两种方式来实现。恒压变量供水系统通过调整变频器转速（即供水流量）来保证供水压力不变，该系统技术比较成熟，应用广泛。变压变量供水系统则根据用户用水量的变化同时调整变频器转速（即供水流量）和供水压力，很明显该方案节能效果更好。但是由于水头损失等受各种因素影响，难以准确确定，实际应用的很少。

三、水厂变频供水系统供水装置设计

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。

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、带 PID 回路调节器和/或可编程序控制器（PLC）的控制方式

该方式下变频器的作用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。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。

由于变频器的转速控制信号是由可编程控制器或 PID 回路调节器给出的，所以对可编程控制器来讲，既要有模拟量输入接口，又要有模拟量输出接口。由于带模拟量输入/输出接口的可编程控制器价格很高，这无形中就增加了供水设备的成本。若采用带有模拟量输入/数字量输出的可编程控制器，则要在可编程控制器的数字量输出口处另接一块 PWM 调制板，将可编程控制器输出的数字量信号转变为控制器的输入信号，这样不但成本没有降低，还增加了连线和附加设备，降低了整套设备的可靠性。如果采用一个开关量输入/输出的可编程控制器和一个PID 回路调节器，其成本也和带模拟量输入/输出的可编程控制器差不多。所以，在变频调速恒压给水控制设备中，PID 控制信号的产生和输出就成为降低给水设备成本的一个关键环节。

4、新型变频调速供水设备

针对传统的变频调供水设备的不足之处，不少生产厂家近年来纷纷推出了一系列新型产品。这些产品将 PID 调节器以及简易可编程控制器的功能都综合进变频器内，形成了带有各种应用宏的新型变频器。由于 PID 运算在变频器内部，这就省去了对可编程控制器存贮容量的要求和对 PID 算法的编程，而且 PID 参数的在线调试非常容易，这不仅降低了生产成本，而且大大提高了生产效率。由于变频器内部自带的PID 调节器采用了优化算法，所以使水压的调节十分平滑，稳定。同时，为了保证水压反馈信号值的准确、不失值，可对该信号设置滤波时间常数，同时还可对反馈信号进行换算，使系统的调试非常简单、方便。这类变频器的价格仅比通用变频器略微高一点，但功能却强很多，所以采用带有内置 PID 功能的变频器生产出的恒压供水设备，降低了设备成本，提高了生产效率，节省了安装调试时间。在满足工艺要求的情况下应优先采用。

总之，变频供水方式从运行原理及运行过程分析方面探讨，可以看出此供水方式具有节能的优点，但具体问题需要具体分析，在变频恒压供水系统的设计过程中需要注意许多设计要点，否则无法取得预期的节能效果。

参考文献：

[1]黄立培， 张学. 变频器应用技术及电动机调速. 北京：人民邮电出版社，2007.

[2]严煦世， 赵洪宾. 给水管网理论和计算. 北京：中国建筑工业出版社， 2006.

变频供水系统范文第7篇

关键字：供水系统；变频技术；水资源；建议

中图分类号：TV674文献标识码：A

在供水系统中，当用户依靠传统的改变阀门开度变化来控制用水量，这不仅造成供水压力过大或者不足而难以控制，而且容易造成水资源的浪费和安全隐患问题，在人们生活质量提高的同时，人们的节能意识也不断增强，对供水质量以及供水系统的可靠性和安全性的要求不断提高。应用由智能微型控制器、变频调速器、保护电路和水泵组构成PLC技术和变频器实现高质量供水的无塔恒压供水系统，根据给水管网压力和供水系统参数的设定灵活自动地调节水泵的流量和水泵运转台数，不仅在有效的解决了资源浪费问题而且使得供水系统稳定性、可靠性、安全性、灵活度达到一个新的台阶。

一、 变频恒压供水工作原理

所谓的变频恒压供水就是采用 PID 调节技术使得水压恒定在一个设定的范围之内[1]，其工作原理是：如果在变频泵运行到工频50Hz时，实际的供水压力与之前设定的供水压力还存在一定差值时，当前运行的水泵直接切换到工频方式运作，并且启动另外一台水泵并使之以变频方式运行，在系统的运行中，通过PID控制器计算实际压力和设定压力之间的差值并转换变频器输出频率，从而控制水泵机组的运行速度和方式，从而稳定供水系统的供水压力。这种方式具有恒水压力波动小，经济节能的特点，使供水压力恒定在一个设定范围，其具有恒水压力波动小，节能效果明显。

在这种供水系统中使用不可控整流器使得三相交流整合成恒定幅值的直流电，再通过等幅正弦波脉宽调制技术来调制的和运用六个半导体器件开关组合而成的三相桥式逆变电路构成的逆变器将直流变成可变电压和可变频率的交流电，通过合理地变换正弦波的频率可以有效地使逆变器的输出端实现变频，并且改变触发脉冲宽度，来改变输出电压的幅值。

二、 控制系统的设计及其应用

完整的变频器主要由控制电路和主回路(包括逆变器、滤波器、整流器)组合而组成[2]。传统的供水系统都是采用多台功率很小的水泵同时运转，这不仅通常出现供水系统的逻辑控制和主控电路的设计不规范而且使得投资较大[3]，目前，供水系统通过电脑芯片为内核来实现对变频器(VVVF)，以及可编程控制器(PLC)、数字调节器(PID)等先进装置的控制，为节省PLC的I/O端口，PLC可以利用自由通讯和RS-485变频器通讯接口连接通信，并将电压、电流、功率，运行时间和报警信息参数进行有效读取，从而控制变频器的有效运行。另外，选用数字显示调节可以实现对调节工作的情况进行实时监控，基于外部I/O端口可以控制的点较少，可编程控制器选用20点就能实现调控的要求。PLC通过检测控制面板上是手动状态或者自动状态下工作，前者PLC只能实行报警功能并且需要人工进行水泵的开与关和运行水泵数量控制，后者则可以自动控制水泵的运行状态和实现报警功能[4]。

把采集到的信号进行I/O分类，并将控制器应用模块化编程设计，这给编程和调试带来很大便利，报警模块、自动运行模块、手动运行模块以及故障诊断分析和报警模块构成了其组成，在变频器发生故障和实行检修时通常系统会启动手动运行，人工的对水泵进行合理的启动和停止控制，自动运行实现的功能包括数据采集子程序、置初值子程序、控制参数运算、水泵控制、系统的初始化、开机命令的检测等。在这种模式下，1#泵电机在开关启动后通过PID调节器感应压力传感器的信号，在这个过程中变频器由开始的OHz逐渐上升，并通过PID控制器计算实际压力和设定压力之间的差值，当调节参数表明水压不够时，此时变频器的频率增大50 hz，l#泵则由变频状态有效地转换成工频状态，此时l#泵无法满足压力调节需求，启动2#水泵变频运行，依此类推运行其他水泵。但是当水量开始减少时，最先开始启动的泵开始减少压力并使水量减少，并且调控PID调节器参数、使系统的平稳、安全可靠运行。PLC检测还可以用于自动供水的水池水位的实时检测，如果实际水位比预定报警阈值水位和设定的停机水位低时，前者发出的缺水的警报信号，后者则会停止所有水泵的运行并且蜂鸣器发出停机报警信号，如果实际水位高于水池蓄水上限则水管的阀门就会自动关闭并停止对蓄水池输水。

三、采用变频技术后的优点

和传统的供水技术相比，采用变频技术供水具有以下优点：

（一）因供水泵运行时间的减少而节约了相应的电费，实现节能省电，节约资源，经济环保。

（二）提高了自动化程度，调控灵活，操作简单，并可实现定时、分段供水。大流量时，控制器根据内部给定参数，自动由于供水管网减少了因流量过大造成的压力损耗进行补偿，从而解决了平时用水高峰期部分高层建筑上不去水的现象。

（三）运行平稳可靠安全，从而延长了设备的使用寿命，使流量连续可调，供水压力平稳。改变了频繁启动带来的噪音和振动带来的消极影响，并且水管不会容易发生破裂。

(四)能够有效防止水资源的“二次污染”。 占地面积少，拥有较短的投资回收期，用水清洁卫生。

(五)实时监控各种故障的出现，并能拥有及时的预警保护功能，确保系统平稳安全运行。

四、 结论

在供水系统中采用新型的变频技术显著提高了整个系统运行的经济性、稳定性、可靠性、自动化程度。对于解决资源浪费取得了很好的经济效益和社会效益，目前该系统正向着高可靠性、全数字化微机控制、多品种的方向发展。追求高度智能化、系列化、标准化是在未来供水设备适应城镇建设中开发智能楼宇、网络供水调度和整体规划要求的必然趋势。我国只有进一步强化水资源的统一管理，对水资源利用技术进行合理开发，才能适应国民经济的可持续发展的要求，促进资源节约型、环境友好型社会的构建。

参考文献：

[1] 韩焱青.PLC 控制变频调速恒压供水系统[J].武汉化工学院学报，2004

[2] 于平.变频器及PLC控制技术在恒压供水系统中的应用[J]．变频器世界， 2011，2(8)：125-128．

[3] 胡盘峰，陈慧敏. 基于PLC的新型变频恒压供水系统设计[J]．机械工程与自 动化，2011，5(2)：l15-l18

变频供水系统范文第8篇

关键词：城市用水；变频；恒压；供水系统设计

1 恒压供水控制

所谓的恒压供水控制就是采用变频调速对不同的水量变化对水压进行控制，使得水压始终可以保证在一个恒定值，以保证城市正常的生产，居民日常生活的用水需求。恒压供水控制方式是目前国内外先进供水控制方式，它可以保证水压的恒定，并实现供水系统进行集中的控制与监管，它相对于传统的供水方式而言稳定性和可靠性非常的高，同时它的操作简单方便，可进行自动化操作管理更还可以节约电能。

2 变频调速控制原理

变频恒压供水系统主要由电动机、水泵机组、测压稳压罐、压力传感器、变频控制柜、阀门和管道等组成。首先要先通过传感器对水的压力进行反馈，再通过调节变频器进行输出，以此来调节三相异步电动机的转速，从而对水泵的出水流量进行控制，实现供水压力的恒定。所以说，变频恒压供水系统的变频，实质就是三相异步电动机的变频调速过程。

3 变频调速系统设计原则

简单来说，就要保证泵的节能性且保证恒定供水。

4 变频恒压供水系统设计实例

4.1 设备选用

对于变频恒压供水系统的设备选用，首先应考虑的是运用计算机进行供水系统的远程控制和管理（多数机械设备的变频都是选用与PLC进行结合的技术），通过PLC进行控制的变频恒压供水系统包括可编程控制器、变频器、压力变送器和水泵，（大多数情况下可编程控制器都会选用西门子S7-200系列的PLC进行变频控制以及现场设备的运行控制），此系统同时具有手动与自动两种工作操作方式，且具有自诊断故障功能和自处理故障功能，同时可在发生故障的第一时间发出报警信号，泵的电动机功率为220KW，以PID计算方法进行水压的闭环控制。

4.2 变频恒压供水系统的原理图设计

水泵电机的转速是由变频器进行控制的，以此来实现水压的恒压控制。当系统被启动时，首先应闭合空气开关，并把转换开关调到变频位置，此时电流通过开关送到交流接触器和热继电器上，再进行加载到达变频器上，这时变频器输出驱动，变频电机开始启动运行；此时应要注意的是，当检测得到的管网压力大于设定值，则系统不能被启动，而当管网压力小于设定值时，系统正常被启动。

当变频器出现故障时，为了保证城市居民的正常用水，应当采用临时的手动工频进行供水控制。首先要切断加在变频器上的三相电源，并将电源连接在工频中，当按下启动按钮后，接触器KM1、KM2和时间继电器得电，电机开始转动，当电机的转速达到指定数值时，时间继电器KT开始动作，此时KM1、KM2主触点随即断开，接触器KM3得电闭合，此时电机的额定电压已进入到了全压的运行状态，即达到临时手动供水目的。

4.3 变频器功能参数设置（见表1）

4.4 节能分析

根据水泵的比例定律可以得出，水泵动力下管道内的水流流量分别与变频调速的转速及其损耗功率都成正比，而其转速的三次方与功率同样也成正比，所以变频调速的控制方式供水所消耗的功率要比阀门控制方式供水消耗的功率小很多，节能效果才会显著，这也是变频调速供水系统具有节能效果的最基本方面。

在整个供水系统中，当管道、管路中水流阀门的开度保持不变的情况下，可以表现出供水系统的基本特性，还可以表现出所处的工作点的扬程特性，其扬程特性曲线是以全扬程与流量间的关系的曲线H1=f（QG）表示的；当水泵的转速不发生变化时，其可以变现出管阻特性，管阻特性曲线则用扬程H与流量Q之间的关系H=f（Qu）表示；而当管道阀门或管路阀门的开度不同时其变现出得管阻特性曲线也会不同。扬程特性曲线与管阻特性曲线的交叉点形成了供水系统的工作点，被称之为供水系统的工作点，此点的供水系统是处于平衡状态的，系统运行也十分稳定；所谓的供水功率是供水系统在向用户进行供水时所消耗的功率P（KW）。

恒压供水技术是采用变频器对电动机的转动频率进行改变，以达到调节水泵转速，改变水泵出水口的压力，这种方式可以降低水管道所受的阻力，进而减少了截流造成的能源损失。

5 结束语

结合实践，将变频技术应用于城市的供水系统，通过PLC进行变频调速，使得城市用水控制系统完全上升到了自动化的阶段，不仅可以起到节能环保的作用，其运行系统更加稳定可靠，其控制操作也更加简便安全。

参考文献

[1]冯冬青，孔祥伟，许仿.城市恒压变频供水系统的一种智能优化控制策略[J].郑州大学学报（工学版），2011（1）.

变频供水系统范文第9篇

关键词：变频调速；恒压供水；节能

引言

随着社会进步与发展，高层建筑的供水问题日益突出，人们对供水质量的稳定性提出更高要求。于是新的供水方式和控制系统应运而生，这就是基于PLC控制的变频恒压调速供水系统。变频调速是一项有效的节能降耗技术，它是通过改变电机频率和改变电压来达到电机调速目的，比以往靠调节水阀门来控制水流量的方法节能降耗得多，并且可以显著提高供水系统的稳定性和可靠性，减少用水高峰期供水压力不足，低峰期供水能源浪费。这对节约能源和提高供水企业的经济效益均具有及其重要的意义。

一、变频恒压供水自动控制装置

1、 基本构成

恒压供水系统由变频自动控制装置与水泵组合而成（如图）。该装置由变频器（内含PID调节器）、可编程控制器（PLC）、压力传感器及相关电气控制部件构成，是一种具有变频调速和全自动闭环控制功能的机电一体化智能设备（见图），它可同时对两台三相380V，50Hz的水泵电机进行自动控制。

2、 工作原理

恒压变频自动控制装置以变频方式工作时，水泵电机以软启动方式启动后开始运转，由安装在水泵出水总管上的远传压力表检测管网压力，并将压力转换成模拟电压信号送入可编程序控制器（PLC），电压信号在PLC中经模数转换，并与设定压力作比较后输出控制信号，控制变频器输出的变频电源调节水泵转速，使出水管网压力不断向设定压力趋近。通过不断检测、比较与调整的闭环控制过程使管网压力达到恒定，使水泵转速根据水压传感器自动调节，达到节能节水的目的。

变频恒压供水系统构成图：

PLC的主要控制作用：

根据我公司所管辖小区环碧花园为例。该小区采用二次供水系统，其中主要部件（PLC）控制器通过远传压力表所送来的压力信号与所设压力相比较，输出偏差信号给变频器，自动控制1号水泵变频启动，当此时实际管网压力比所设定压力低，则PLC输出信号控制水泵加速运行；如此时管网实际压力比所设定压力高，则PLC输出信号控制水泵减速运行。当水泵达到额定转速时，管网压力仍低于设定压力， PLC则把该水泵切换成工频运行，并变频启动第二台水泵，和对其进行变频运行调节，直到管网压力与所设压力恒定；反之，如用水量减少，管网压力高于设定压力，且变频器工作在所设定最低频率下，PLC停止工频状态下的水泵，变频器仍对变频状态下的水泵进行调节，直至管网压力与所设压力恒定。

二、变频调速的基本原理

交流异步电动机的转子转速n可以用下式表示：

n=60f/p(1-s)

式中： f为定子供电电源频率；

p为电动机的极对数；

s为异步电动机的转差率。

由此可知电动机的转速随电动机供电频率的改变而改变。

三、水泵变频调速的节能运行原理

水泵是典型的变转矩负载。变转矩负载的特性是转矩随速度的上升而上升。水泵的电动机的轴功率P与其流量Q、扬程H之间的关系式是：

P ∝ Q × H

根据流体力学观点：

Q ∝ n ；H ∝ n2 ；P ∝ n3 ；

若转速下降10%，则功率下降到72.9%；若转速下降20%，则功率下降到51.2%；

即使考虑调速装置本身的损耗等因素，节电也是相当可观的。

虽然降低转速能降低轴功率，但变频调速不可能无限制调速，一般认为，变频调速不宜低于额定转速50%，最好处于75%~100%，并应结合实际经计算确定。

四、水泵工艺特点对调速范围的影响

理论上，水泵调速高效区为通过工频高效区左右端点的两条相似工况抛物线的中间区域

A1OA2(见图1)。实际上，当水泵转速过小的时候，泵的效率将急剧下降，受此影响，水泵调速高效区萎缩为DA1A2（显然，若运行工况点已超出该区域，则不宜采用调速来节能了）。

五、定速泵对调速范围的影响

实践中，供水系统往往是多台水泵并联供水。由于投资昂贵，不可能将所有水泵全部调速，所以一般采用调速泵、定速泵混合供水。在这样的系统中，应注意确保调速泵与定速泵都能在高效段运行，并实现系统最优。

六、节能效果

我司所辖管住宅小区环碧花园在供水系统改造前，小区供水一直靠阀门调节控制，水泵平均功耗15kW；自从恒压变频供水系统投入使用后，则水泵平均功耗下降至10.8kW，平均节电4.2kW，变频器的运行频率平均保持在36HZ~43HZ左右。根据改造前后两年计量仪表所测算用电结果，改造前每月平均用电量在6000kWh，改造后每月平均用电量4320kWh，平均节电1680kWh，按电费0.80元/ kWh计算，则每年总共可节约1.61万元电费；节电率达到 28%。

七、结束语

随着现代科学的不断进步与发展，变频调速技术越来越被人们所广泛应用。变频调速恒压供水系统以其启停平稳、对电网无影响，且对水管网无冲击（水锤产生）；控制功能操作方便，水压控制精度高，反应速度快，自动化控制程度高；采用全自动闭环供水控制功能，供水压力稳定、性能可靠；故障显示及报警保护功能齐全，节能效果显著等优点，将成为供水系统发展主要方向，具有较大的应用前景。

参考文献：

[1]张燕宾，《SPWM变频调速应用技术》。机械工业出版社。 2005. 5

[2]吕汀，《变频技术原理与应用》。机械工业出版社。2007. 07

变频供水系统范文第10篇

关键词：PLC；内置PID；恒压供水系统；节能降耗

中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）08-0042-03

将先进的电力电子技术、自动控制技术、网络通讯技术等合理应用到恒压供水领域，已成为供水系统节能降耗研究的重要内容。变频调速恒压供水系统，充分运用了转速与流量、压力、功率间的特性关系，以供水系统的用水负荷波动过程中形成的水压作为系统的调控信号，经变频器转换成对应的频率调节信号直接作用到水泵电机的输入电源频率上，确保供水系统输入与输出间的动态平衡，使整个供水系统运行在最优节能工况。采用PLC与内置PID变频器相结合，对现有的供水控制系统的调控性能进行提升，实现全方面、精确控制，使供水系统调节响应更快、压力调控更加稳定、调节更加精确、节能效果更加明显、故障自诊断、故障报警可靠迅速，有效降低超调和振荡程度，减轻系统运行维护人员劳动强度，为供水管网实时准确可靠的调控决策，提供必要的技术手段和支撑条件，确保供水系统安全可靠、节能经济的运营发展，就显得非常有理论和实践应用研究意义。

1 供水系统变频调速节能控制原理

水泵电机转速控制系统中，是在阀门开度保持不变的条件下根据实际运行工况动态进行的，通过变频器改变电机输入电源频率调节转速实现流量调控，以改变水的势能来改变供水管网中的流量。因此，水泵电机扬程特性将随转速变化而改变，而管阻特性则保持不变。变频调速恒压供水系统中，根据终端用户需水量的实时变化而不断调整水泵电机的输入电源频率，完成频率转速流量的动态调节。恒压供水系统中其变压变流量节能调节原理如图1所示：

从图1可知，在转速控制中管阻特性始终保持不变，转速变化引起水泵电机的扬程特性变化，进而实现流量的动态调节。在有效调速范围内，当电机从实际转速向额定转速不断上升过程中，供水流量不断增加；当转速根据需要不断下降时，供水流量也在不断降低。当阀门处于全开工况，电机转速从额定转速不断降低到④转速时，流量从QN减少到QE，水泵系统的管阻特性不变，扬程特性则从①平滑过渡到④，此时水泵系统平衡工况点由N点平滑过渡到C点并重新达到平衡。

图1 水泵工作曲线与变压变流量节能调节曲线

在相同流量调节（从QN减少到QE）过程中，阀门控制下电机运行特性从N点平滑过渡到E点，阀门不断关小，电机转速不变，此时水泵电机的输出轴功率为：

（1）

式（1）中，为水的比重（1000kg/m3）；为水泵的综合效率。

在转速控制系统中，电机运行特性从N点平滑过渡到C点，阀门开度不变，电机转速变小，此时水泵电机的输出轴功率为：

（2）

阀门调节和转速调节方案中，两者的输出轴功率功率差为：

（3）

按照面积法进行简单估算，在进行同样大小流量调节过程中，阀门调节所需的能量为SODEJ，而转速调节所需的能量为SODCK，两者所需的能量差值为SKCEJ，即图1中所示ΔP阴影部分的面积。

从上述分析可知，采用阀门进行流量静态调节时，有ΔP的功率被水泵电机系统的管阻特性浪费掉，且随着阀门不断关小，其功率损耗随之增加。而转速进行流量动态调节时，水泵电机系统的管阻特性不变，通过改变电机电源频率调整扬程特性曲线来实现流量调节，达到节能降耗的目的。变频调速恒压供水系统中的理论节能效果如表1所示：

由于受到其他因素的干扰，在实际工程中变频调速节能效果很难达到表1的标准，但其节能降耗效果非常明显，在供水系统节能改造工程中得到广泛的推广应用。

2 基于PLC与内置PID变频器的恒压供水系统方案

图2 基于PLC与内置PID变频器的恒压供水系统方案

基于PLC和内置PID变频器的恒压供水系统，主要由PLC可编程控制器、内置PID变频器、水泵机组、压力传感器、电源系统、接触器等单元共同构成。变频调速是整个恒压供水节能调节控制核心，主要利用安装于输水系统管网中的远程水压传感器实时采集输水管道内部的实际波动压力，并经信号控制电缆将实时水压信号传输给PLC控制器和内置PID变频器，再由变频器根据内部DSP数据处理单元及相关运算逻辑，运算形成供水管网系统实时的水压波动差值，并经变频器内置PID调节功能单元，将运算获得的水压波动差值转换成对应的电源频率（f）值，通过调节水泵电机输入电源的频率值，确保供水系统的输入与输出间的动态平衡，让水泵电机始终运转在最优节能运行工况，进而达到节能降耗的目的。PLC控制器是整个恒压供水系统的控制逻辑，进行系统逻辑判断控制。变频器中的内置PID调节单元和DSP数据处理单元是水压信号数据处理和水压波动压差比例-微分-积分（PID）动态调节运算分析的主要功能单元；配电箱及对应的供电系统为整个恒压供水系统运行的电能资源。基于PLC与内置PID变频器的恒压供水系统，其逻辑电路连接单线图如图2所示。

3 恒压供水系统硬软件设计

3.1 水位检测

供水管网系统中的实时波动水位由远程水压信号器进行实时检测，若供水系统中实时水压比初始设定水压大时，代表此时供水管网中水量偏大，应通过变频器内置PID调节器形成对应的频率信号，降低电机转速，减小电机系统的输出，达到输入与输出间的动态调节平衡；若供水系统中实时水压比初始设定水压小时，代表此时供水管网中水量偏小，应通过变频器内置PID调节器形成对应的频率信号，增加电机转速，提高电机系统的输出，达到输入与输出间的动态调节平衡。根据输水管网系统的水压设置要求，远程水压信号器所采集的实时水压信号除了提供给变频器PID调节单元进行实时运算分析外，还需要提供给PLC控制器，以便水压波动超过报警限值时，及时控制水泵电机的起、停，确保供水系统安全可靠、节能经济的动态调控运行。

3.2 PLC控制器的优选

此处优选西门子公司自主研发的SIMATIC S7-200系列可编程控制器，该PLC具有无触点动态调控和实时水压动态监控功能，除了具备常规继电逻辑控制功能外，还具有故障报警、紧急停机、故障自检等功能，同时对指令处理较迅速、周期较短，每1K语句执行时间仅有0.8ms，并自带14DI/10D0输入/输出点数，兼容扩展能力较强，能够与变频器等功能单元进行数据信息的实时互相和互操作。

3.3 变频器的优选

优选MM430内置PID变频器。采用内置PID变频器，可以对供水管网实时水压信号进行动态分析运算，获得实时最优的电源频率调节值作用在水泵电机输入电源频率上，确保供水管网的输入与输出间的动态调节平衡，进而实现对供水管网水压的实时自动节能调节控制，宜按照所带电机的功率高5%～15%的范围要求优选变频器功率调节范围。

4 结语

恒压供水在日常生活中非常重要，基于PLC和内置PID调节变频器的变频节能调速控制技术在生活/消防恒压供水系统中的合理运用，可自动通过PID运算分析调节变频器的电源输出控制电机频率、PLC自检控制水泵的投入和退出，实现恒压供水，可以大大提高供水系统调控运行的自动化水平，调节实时动态、响应动作较快，大大减少常规继电器控制的人工劳动工作量，具有较大的推广应用价值。

参考文献

[1] 王明军.利用变频器PID功能实现泵站液位控制

[J].电气时代，2011，（6）：50-51.

[2] 简立明.内置PID变频调速及PLC控制构建的智能

恒压供水系统[J].纺织机械，2004，（4）：34-36.

[3] 王子文，骆建华.电梯PLC控制策略及其程序设计

[J].起重运输机械，2006，（7）：14-17.

[4] 李国厚，赵明富，徐君鹏.可编程控制器在恒压

供水控制系统中的应用[J].自动化仪表，2005，

26（8）：38-40.

[5] 段铁群，王萍，黄宇辉，等.基于PLC的模糊自整

定参数PID控制器在变频调速恒压供水系统中的应

用[J].电机与控制学报，2003，7（12）：348-351.

作者简介：邢海峰（1992—），男，四川南充人，武汉大学电子信息学院学生，研究方向：测控技术与