利用變頻器實(shí)現(xiàn)恒壓供水的改造

摘要：實(shí)現(xiàn)恒壓供水，我們決定，增加變頻器控制供水系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：變頻器恒 壓供水

0 引言

我司原先設(shè)計(jì)的生活供水系統(tǒng)的是水泵壓差控制，高于設(shè)定壓力停止，低于設(shè)定壓力啟動(dòng)，用水量的不平衡，導(dǎo)致水泵啟停頻繁，對(duì)水泵的使用壽命和節(jié)能都沒有好處，并且在洗澡時(shí)，應(yīng)冷水供應(yīng)不穩(wěn)定造成水溫一時(shí)冷，一是熱，因此，我司決定對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。

1 系統(tǒng)分析

滿足恒壓供水，歸根到底是控制水的流量一當(dāng)供水能力大于用水需求時(shí)，則系統(tǒng)壓力升高；當(dāng)供水能力小于供水需求時(shí)，系統(tǒng)壓力降低；當(dāng)供水能力等于供水需求時(shí)，系統(tǒng)壓力不變。從上面我們可以得出結(jié)論：供水能力與用水需求之間的矛盾就反映在流體的壓力變化上。壓力可以作為控制流量大小的參變量，保持供水系統(tǒng)中壓力的恒定，就能保證系統(tǒng)的供水和用水的平衡。我們決定，增加變頻器控制供水系統(tǒng)。

2 設(shè)計(jì)控制電路

電路介紹：

2.1變頻器供電開關(guān)SBl和SB2通過接觸器KM進(jìn)行控制，變頻器內(nèi)部報(bào)警繼電器的動(dòng)斷觸點(diǎn)(Ta—Tb)與KM線圈串聯(lián)，當(dāng)變頻器故障跳閘時(shí)，KM立即使變頻器脫離電源。

2.2變頻器的運(yùn)行采用自鎖控制方式，通過功能預(yù)設(shè)，使端子X1成為自鎖控制端。按下SB3，變頻器開始運(yùn)行，并自鎖：按下SB4，變頻器停止運(yùn)行。

2.3變頻器跳閘后的聲光報(bào)警當(dāng)變頻器因故障而跳閘時(shí)，其報(bào)警繼電器的動(dòng)合觸點(diǎn)(Ta—Tc)閉合，報(bào)警指示燈HL1和報(bào)警電鈴HA1同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。同時(shí)繼電器KA線圈得電，其觸點(diǎn)自鎖，使變頻器斷電后，聲光報(bào)警系統(tǒng)還保持通電，直至操作人員來按下SB3時(shí)為止。

2.4壓力的上下限報(bào)警信號(hào)端子0C1和0C2分別預(yù)置為壓力的上、下限報(bào)警輸出。

3 系統(tǒng)的工作過程

圖2是變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)在正常工況下的PID調(diào)節(jié)過程。圖A是管道內(nèi)流量Q的變化曲線：圖B是供水壓力P的變化曲線：圖C是管道內(nèi)流量發(fā)生變化時(shí)，PID的調(diào)節(jié)量△PID，△PID只是在壓力反饋量X_F與目標(biāo)止X_T之間有偏差時(shí)才出現(xiàn)。無偏差時(shí)△PID=0：圖D使變頻器輸出頻率f_x和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nx的變化曲線。

穩(wěn)態(tài)運(yùn)行：水泵供水能力和用戶的用水需求平衡，供水壓力P穩(wěn)定不變。反饋信號(hào)X_F與目標(biāo)信號(hào)X_T幾乎相等(X_F—X_T)，PID調(diào)節(jié)量為0，電機(jī)在f_x下勻速運(yùn)行。圖示的0-t₁段：

用水流量增加：當(dāng)用戶用水流量增大，超過了供水能力，水壓P下降，XF減小，合成信號(hào)(X_T—X_F)增大，△PID為正，變頻器的輸出頻率f_x和電機(jī)的轉(zhuǎn)速nx上升，使供水能力增大，壓力回升。圖示的t₁—t₂段。

當(dāng)壓力恢復(fù)到目標(biāo)值時(shí)，PID的調(diào)節(jié)量減小為0，變頻器的輸出頻率f_x和電機(jī)的轉(zhuǎn)速n_x不再上升，供水系統(tǒng)處于新的平衡狀態(tài)。如圖示的t₂ t₃段。

用水量減少：用戶用水量減少時(shí)，供水能力大于用水能力，供水壓力上升，反饋信號(hào)XF增大，合成信號(hào)(X_T-X_F)減小，△PID為負(fù)。變頻器的輸出頻率fX和電機(jī)的轉(zhuǎn)速n_x下降，供水能力下降，壓力回落。如圖示的t₃-t₄段。

4 暫停功能

因夜間用水相對(duì)較少，水泵的功率較大，長(zhǎng)期處于工作狀態(tài)，會(huì)導(dǎo)致能源的浪費(fèi)。為節(jié)約能源，當(dāng)用水量基本上沒有時(shí)主泵暫停(睡眠)，在管路系統(tǒng)中增加氣壓罐來維持管網(wǎng)的壓力。當(dāng)用水增多時(shí)，令主泵中止暫停(喚醒)。

確定暫停的條件①主泵已經(jīng)在下限頻率運(yùn)行，但管網(wǎng)的壓力仍超過上限值PH。②管網(wǎng)壓力超過上限值的時(shí)間超過了確認(rèn)時(shí)間td，因?yàn)橛盟畷r(shí)間往往是不固定的，有短時(shí)間超過上限的情況發(fā)生，屬偶發(fā)性超壓(超壓時(shí)間小于td)，不必暫停。

只有當(dāng)超過上限壓力的時(shí)間較長(zhǎng)，大于確定時(shí)間td時(shí)，變頻器才使主泵電機(jī)暫停運(yùn)行，由氣壓罐來維持管網(wǎng)壓力，如圖3。當(dāng)管網(wǎng)壓力低于下限值PL時(shí)，說明用戶用水量又增加了，依靠氣壓罐難以維持壓力，變頻器將終止暫停，重新啟動(dòng)水泵(喚醒)，如圖4。自我司生活用水系統(tǒng)改造以后，原先每月該22Kw的水泵用電量約為12000度電，減少為每月用電量約10500度，每月節(jié)約用電1500左右。全年能節(jié)約用電18000度。