供水專用變頻器在恒壓供水系統中的應用

王淑杰

哈爾濱電氣集團阿城繼電器有限責任公司，黑龍江哈爾濱 150302

0 引言

水對我們的生命起著重要的作用，是人類賴以生存和發展不可缺少的重要的物質資源之一，而供水系統是直接影響到居民生活的便利與穩定,特別在城市化發展越來越快速的當代，城鄉供水問題是社會關注的重點。但是，在滿足供水穩定及高效的情況下，還需要確保用水安全，以及保障所供水源的水質問題。供水安全保障成為電力技術發展的一個核心項目，在這基礎上發展起來的變頻器不僅達到滿足供水需求的情況，而且采取變頻器供水方式，利用恒壓供水系統，可以穩定且節能地滿足供水系統的要求。

1 主要性能及特點

采用供水專用變頻器來供水，實際上利用普通變頻器的優點，以及在此基礎上，加入PLC的部分功能，二者結合起來大大提高了變頻器的供水性能。供水變頻器能夠實現對供水量和供水需求的一體化管理，這樣一來，就大大優化了對供水過程的管理。通過安裝在管網上的壓力傳感器把水壓轉換成4mA～20mA的模擬信號，通過內置的PI調節器，即可方便地組成閉環控制系統，來改變電動水泵轉速。當用戶用水量增大，管網壓力低于設定壓力時，變頻調速的輸出頻率將增大，水泵轉速提高，供水量加大，當達到設定壓力時，電動水泵的轉速不在變化，將管網的實際壓力經反饋后與給定壓力進行一番比較核對，當管網的壓力不夠時，變頻器將自動增大輸出頻率，提高供水量，從而達到增加網管壓力的目的。反之，變頻器可以降低輸出頻率，降低水泵的轉速，從而降低供水量。

變頻器供水的控制系統可以細分為兩大類，既變頻泵固定方式和變頻泵循環方式。可采用先啟后停或先啟先停的模式，或者一些組合的供水控制模式，也能夠實現對供水性能的高效管理，這樣可以實現最多4臺變頻循環泵或7臺變頻固定方式控制。變頻器工作原理簡單，但工作模式有很多種，不同的工作模式滿足了設備對靈活性的要求，便于實現供水泵房全面自動化。變頻器供水還能夠實現流量監控功能，即實現零流量就停機的效果，供水可以按照用戶的需求來實現，不用水時可以自動停機，這樣就大大地降低了能耗。變頻器系統最多6段的定時壓力給定控制，以滿足使用。可實現周末/節假日等各種特定日供水壓力控制。定時輪換控制，可以有效地防止泵長期不用而發生的銹死現象，使各泵工作時間均衡，提高了設備的綜合利用率，降低了維護費用。手動軟啟動功能，可實現循環方式時各泵的手動變頻軟啟動，方便調試。管網超/欠壓，火警/水池缺水等多種輸入與檢測保護，可保障供水系統的安全，有利于實現對管網系統的良好保護，進一步提高供水系統設備使用壽命。多種變頻器故障處理模式，即使變頻器故障，仍能保證生活和消防供水。供水變頻器的內置污水檢測液位傳感器可以實現對污水的檢測，當檢測到泵房污水積水到達警戒水位時，可以及時進行自動化污水排放，實現了對機器的有效維護。休眠泵控制功能尤其適合于夜間供水量急劇減少的情況，機器的工作時長和休眠期可以經過人為設定而實現，方便用戶在夜間不用或者不需要用到時，把變頻器跳到停止狀態。變頻器在休眠期間，休眠小泵工作，變頻器通過監測管網壓力，當管網壓力低于設定的休眠壓力時，系統就會自動啟動工作，這樣變頻器可以實現對休眠泵的控制，達到節能環保的功能。另外，變頻器具有標準的通訊接口，可與城市供水系統的上位機聯網，實現城區供水系統的優化控制，為城市供水系統提供了現代化的調度、管理、監視及經濟運行的手段。變頻器的功能非常強大，諸如此類技術，還有很多例子，由此看來，用供水專用變頻器能夠充分利用變頻器的功能，滿足供水系統的各種控制方案。

2 系統組成及合理選用

系統主要由變頻控制柜、壓力傳感器、水泵等組成。變頻控制柜由斷路器、供水變頻器、接觸器、中間繼電器等組成。系統采用壓力傳感器和變頻器作為中心控制裝置，實現所需功能。變頻器的主要功能是實現穩定供水，主要被用于拖動水泵電機負載，在變頻器的使用過程應該注意以下問題，首先，避免低速運行機器，因為低速時水泵固用的死區特性而不能有效供水，而且會損耗比較多的能源，低速運行會導致水泵電機散熱效果差，所以，要避免長期低速運行變頻器。

另外，變頻供水設備自動化程度高，系統響應迅速，操作方便，同時設備分布相對集中，配置簡單，但是在配置的選擇上要謹慎，倘若配置選擇或者使用不當，也會造成能源的浪費，因此，在選用設備方面，要進行周全的考慮，還必須考慮設備投資等問題，在保證可靠供水的前提下，充分發揮變頻器的節能潛力。

3 變頻器供水的優越性

變頻器供水的優點是很鮮明的，首先，它具備節能，穩定，且環保的特點，變頻器的工作原理很好地體現了這些優點。變頻器雖然是一項高科技技術，但是，機器的設計理念非常人性化，用戶使用起來非常方便。再者，變頻器的供水質量是高于很多供水器的，它不僅保證了水源的穩定，持續供給，還能夠保障水質的安全與高質量。在節省能源的時代背景下，在城鄉化建設全面推進的當代，高效且有綠色化的供水系統越來越受到追捧。變頻器突出的優點主要表現于以下幾點，第一，是節能；第二，是節水；第三，是可靠的運行環境；第四，是可以實現良好的監控；第五，是具備控制靈活的特點；第六，則是配置靈活，自動化程度高，功能齊全，使用方便。

4 應用范圍

自來水廠、生活小區及消防供水系統；2）工礦生產企業恒壓供水系統；3）鍋爐循環水系統；4）消防用水。

5 結論

變頻調速是一項具有高科技含量的自動化程度很高的新型的調速控制方法，在電力技術突飛猛進的時代，變頻器供水模式將會實現更大的技術革新，變頻器供水不但會越來愈綠色化，低能耗化，還將會實現更加便捷的使用功能，以及，變頻器的內部功能將有可能進一步完善。變頻器的使用，提高了供水系統的安全性，也保障了居民用水的穩定性。借助變頻器良好的節能性，提倡節約資源方案，使用被表現的淋漓盡致，提高供水效率，是一種高效節能的控制方式，是值得推廣應用的技術，應用前景廣闊。

[1]劉多金.變頻器供水設備的工作原理及優點[J].水利天地，2011(2).

[2]徐惠琴.變頻器調速原理及運行過程中存在的問題和解決方法[J].機械管理開發，2011(1).

[3]楊旭麗.通用變頻器工作原理及結構的探討[J].電氣開關，2009(3).