變頻器在恒壓供水控制系統中的應用

摘 要：文章主要集中對變頻器在恒壓供水中的應用做相應的介紹，同時結合恒壓供水系統的組成，變頻器在其中的穿插運用進行講解。還對變頻器在恒壓供水系統中的運用原理進行分析和解釋，讓大家更加清楚的認識該系統的運作方式，還有就是針對該變頻系統容易出現的各種故障進行簡要的分析介紹，希望對以后從事這方面的工作者一定的經驗傳授，遇到問題后能更加順利的解決。

關鍵詞：變頻器；恒壓供水系統；應用

引言

在人們的生活供水中，大多數用水集中在晚上，由于用水量的劇增，相應的管網的壓力也急劇的上升。如果仍舊使用傳統的供水方式進行供水就會使得供水系統的效率大打折扣，根本不能滿足人們的用水需求。使用變頻器后，可以對供水系統進行閉環控制，能夠保證管網的壓力保持穩定，而且還能實現變頻器對內部的智能控制功能，將設備的運用最大化，使整個供水系統運作更加流暢穩定。

1 系統的基本組成

1.1 系統的主控環節

經過主控PLC或者是主控人機設定的信號是整個系統的核心控制部分，它可以實現對整個系統運作信號的綜合控制，特別是在遇到故障時的處理操作，能夠及時的進行系統的維護。[1]

1.2 變頻器內部的控制環節

變頻器內部的PID功能模塊就是變頻器的內部控制部分。它的主要作用是保證現場工程師設置工作和調試工作的便捷，同時還能在硬件PID板的控制上節省相當大的成本，相比以前的控制方法來說又省去了硬件維護方面的需求，節省控制成本預算。相應的控制環節所需要的PID模塊的具體PID特性可以根據相應的參數進行選擇，保證控制的可行性。

1.3 供水附件

所謂的供水附件就是變頻器外部的一個控制部分，它可以作為一個單獨的控制系統來對待。在連接上只需要用一根外接的電話線將其與主控制板相連就可以進行遠程控制。一般的連接是采用485通訊底層接口進行連接，不需要另外準備外接電源，這樣的一個獨立的控制系統可以完成對多達5個以上的繼電器進行控制。它也有它自身的優點，接口相對簡單，但是控制更加靈活方便。

1.4 電機控制環節

電機控制環節就是在遇到管網壓力變化極大時，需要調用供水附件基板中間的繼電器來進行各電機間的交流，這樣的環節就是電機控制環節。相應的各個水泵的運作狀態受到基板輸出端的狀態控制。

1.5 執行環節與信號反饋環節

整個系統的執行環節就是各個水泵。而相應的信息反饋部分就是整個管網的壓力信號反饋，基本上在系統中，我們的壓力控制部分是一個大慣性環節，對其要求沒有太高，根本不需要動用微分環節進行信息反饋，只用到我們預設的PID控制閉環，這樣就可以實現信號的反饋。

2 工作原理

對于變頻器恒壓供水系統的控制原理，主要是其中的壓力變送器和PID儀表在起作用。首先，通過對整個管網的壓力變化情況進行檢測后，壓力值通過壓力變送儀器將壓力值反饋給PID儀表，然后由其求出其中的差值，最后經過人工神經元控制算法進行運算的調節，這樣的目的主要是對變頻器的輸出頻率和輸出電壓進行調整，從而使得變頻泵的轉速合理，這樣就達到了通過實現對多臺變頻泵和工頻泵的開啟進行控制來實現恒壓變頻供水的目的。一般的我們所熟知的變頻器的頻率超限信號在可以識別的情況下是在實際操作中，為了防止水錘現象產生，泵的啟停將與出口閥門相連。相應的在工作中各個部分的功能具體如下：主要部分變頻器的存在是為了給電機提供一定的可變頻率的電源，同時滿足電機進行五級調速，這樣就保證了管網水壓的連續性變化。其中傳感器就是對管網水壓進行檢測，并同時將壓力設定單元設定為滿足用戶需求的水壓值。其中壓力的設定信號和反饋信號主要是利用控制器內部的PID控制程序對信號進行計算，然后輸出給變頻器一個對轉速進行調整的轉速控制信號。還有就是變頻調速器，它主要是對水泵的轉速進行調節從而控制水的流量。PLC是用于邏輯切換的裝置。當然，在整個系統中還必須配備外圍電路加以輔助，這樣才能在自動控制系統出現故障時通過人工方式進行維護和控制，保證整個系統運作的連續可靠性。[2]

3 變頻系統的主要故障及其特征

對于我們認識的變頻器主要是由半導體電子元件、電力電子元件以及電氣元件所構成的，相應的它的構造也是相當復雜的，在結構上一般多采用單元化或者是模塊化的構造形式。整個變頻系統自身具有一定的診斷能力，能夠對出現的各種故障信息進行儲存，這樣就便于后面維修時進行查閱分析。同時變頻裝置中的故障檢測電路不僅可以檢測出各種故障，更能夠對故障進行記憶和類型診斷，一旦是嚴重的故障還能實現電源的切斷操作，保證整個電路的安全。一般的，在變頻器正常投入使用后，可能在很長一段時間內出現故障的情況很少，如果出現問題可能是內在的某個零件突然壞死，也可能是外部的水或者是金屬屑掉進變頻器內部造成的故障。像這樣的突然出現的故障我們一般稱之為偶發故障。一般在設計階段針對各個零件都有各自的一套保養方式，在使用中積極做好相關的保養工作，并且保證各部分的工作量在額定范圍內，就可以避免故障的產生。在使用壽命方面的故障可能就相對較多，畢竟隨著機器的使用年齡增加，問題的出現率也會增加。所以為了減少這方面的故障，對機器進行保養以及對個別部分進行定期的更換和修理是很有必要的。只有這樣才能使零件都保持好的運作狀態，在使用中才不會出現各種問題。從一些以往的維修經驗上來看，在整個系統中，大功率器件、驅動部分或者是電源部分出現問題的幾率較大，所以這些部分的保養更是要加強。同時，在維修中，要保證在成本最低的情況下實現最優的維修計劃，首先要從故障分析入手，找出根本原因，然后對涉及到的部分進行分析，對于要替換和維修的部分分開進行處理，這樣可以把隱藏的問題也一并解決，省去大部分的維修成本。

4 結束語

從上面的分析可以看出，變頻器在我們的生活用水中的作用還是相當重要的，尤其在保證整個恒壓供水系統的穩定性上，充當著控制與調節的關鍵角色，如果沒有這樣一個設備的介入，那我們的供水系統可能根本無法穩定的實現水的供應，尤其在如今這樣一個人口密集的大城市供水系統中，它的作用更是不可忽視，所以我們更要在了解它工作原理的基礎上實現對它的維護，保障我們供水系統的順暢。

參考文獻

[1]陳伯時.電力拖動自動控制系統[M].北京機械工業出版社，2011（2）.

[2]賀玲芳.基于PLC控制的全自動變頻恒壓供水系統[M].西安科技學院學報，2010（11）.