自來水廠恒壓供水系統中變頻器的應用

朱強

摘 要：隨著我國各項技術日益發達，電子電力技術在不斷完善，變頻器的功能也在不斷增多，其在恒壓供水系統中的運用最為廣泛。變頻器合理地運用了自身的功能，體現了它在維護產品質量和降低使用成本方面的優勢。主要介紹了變頻器在恒壓供水系統中的應用，從而使更多的相關人員認識和了解變頻器的優勢。

關鍵詞：恒壓供水系統；變頻器；自來水廠；PID控制器

中圖分類號：TM921.51 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.10.155

恒壓供水系統在城市自來水廠均有運用，其為城市生活帶來了便捷。相關專業人士在不斷研究變頻器，恒壓供水系統也在不斷完善。

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由數字PID調節器、變頻器、二級水泵和壓力傳感器組成。這種水泵的閉環自動控制恒壓供水系統是為了解決水泵供水出現低壓或高壓等問題，可通過壓力傳感器對水管網進行壓力測試，由數字式PID控制器輸出電流，使變頻器產生不同頻率的電源，迫使電動機以不同的轉速轉動。當供水壓力與設定壓力相符時，水量與水總量壓力均衡，從而實現恒壓供水。

變頻技術在變頻恒壓供水系統中運用廣泛，PID技術具有供水壓力穩定、水壓波動小和節能等優勢，這些技術特點在自循環軟啟方式中實現。循環軟啟方式的工作原理為：變頻泵的工頻到50 Hz時，實際供水壓力并沒有達到控制壓力，將實際供水水泵的變頻方式轉移到另一臺水泵的變頻方式上，以達到控制壓力的目的，且在循環軟啟方式中，每一臺水泵都可起作用，這使循環軟啟方式具有很大的優勢。變頻器恒壓供水系統的工作原理如圖1所示。

圖1 變頻器恒壓供水系統的原理圖

2 變頻器恒壓供水系統的供水方式

恒壓供水系統采用“一對一”“一對多”的供水方式。一對一是指當傳感器接到壓力反饋信息后，由PID改變電動機轉速，以穩定水壓的供水方式；一對多是指由PLC技術對供水系統進行控制，在變頻器運行的情況下，由電機A泵起傳導作用，當變頻器的變頻頻率達到最大，出水管網和PLC管網的壓力得到信息反饋時，A泵對B泵進行控制，管網供水壓力趨于穩定，系統也會在穩定頻率內供水。如果水量減少，管網供水的壓力將會升高，頻率也會降低；反之，則上升。當頻率低到0 Hz時，管網內的實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，直至控制點重新工作。

3 變頻器恒壓供水系統方案的選擇

恒壓變頻技術廣泛運用于水管網中，該技術已非常成熟。恒壓變頻技術的控制方式為“一對一”“一對多”，具體選擇哪種需根據水廠的情況確定。以往，這些控制方法無法完成供水和節能的任務，需要到水廠現場勘察和分析，根據水廠的情況制訂出合適的供水方案。當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，恒壓變頻系統的選擇方案必須根據自來水廠的實際情況確定。

4 變頻器恒壓供水系統的應用優勢

從變頻器恒壓供水系統具有的優勢看，通過控制電動機的轉速可使水壓達到平穩狀態，通過控制水泵的耗電量，可節省電能，同時，變頻器恒壓供水系統安裝便捷、維護方便。因此，使用變頻器恒壓供水系統后，按照每日5.0×105 t水產能的小型自來水廠計算，效率可得到提高，也可以解決管網漏水的問題。變頻器恒壓供水系統的功能完整、使用壽命長，它可提供電動機軟啟功能，減少了設備的投資，同時，也避免了蓄水、提高了水質，在操作時可降低勞動強度、減少人力、減少對水泵的沖擊、消除水錘現象和延長水泵的使用壽命。自來水廠運用變頻器恒壓供水系統供水提高了自來水廠的運行效率。

5 應注意的問題

變頻器恒壓供水系統在自來水廠中運作時，根據自來水廠的供水情況是否適合現場的實際需要，系統會適當增加或減少供水壓力，從而實現供水量的降低。因此，在運用變頻器恒壓供水系統時應注意以下4點：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額定電流1.2～2倍的情況下，才能確保系統不會受到被惡劣環境的影響，實現正常運行。②合理控制變頻器的載波頻率，消除漏電流對水泵電機產生的影響。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運行穩定。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 結束語

自來水廠運用變頻器恒壓供水系統供水不僅穩定、可靠，還節能、省電。在自來水廠使用變頻技術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定、變化大和需經常調節的要求，運行和維修費用較低，可解決自來水廠的經濟問題，為社會帶來一定的經濟效益。

參考文獻

[1]鄭海波.變頻器在恒壓供水自控系統中的應用[J].科技致富向導，2014（9）：234，263.

[2]沈毅.變頻調速在恒壓供水系統中的應用[J].交流與探討，2012（12）：28-29.

〔編輯：張思楠〕