淺談變頻恒壓供水設備的應用

謝榮 段偉飛 趙強利

摘 要：變頻恒壓供水設備是一種新型的節能供水設備。文章通過介紹變頻恒壓供水設備的系統組成、設備特點、壓力控制、供水組成方式、控制方式、控制方式的比較及類型，從而掌握變頻恒壓供水設備的應用。

關鍵詞：變頻恒壓；供水設備；變頻器；PID控制

1 變頻恒壓供水設備的系統組成

變頻器是整個變頻恒壓供水系統的關鍵部分。其系統組成框圖（變頻恒壓供水圖）如下

圖中，水泵電機是輸出環節，轉速由變頻器控制，實現變流量恒壓控制。變頻器接受PID控制器信號對水泵進行速度控制，壓力傳感器檢測管網出水壓力，把信號傳給PID控制器，PID控制器調節變頻器頻率來控制水泵轉速，實現了一個閉環控制系統。變頻器本身具有PID調節功能，可以不選用外置PID調節器，調節更加平穩。

2 變頻恒壓供水設備的特點

2.1 不產生負壓

該設備與自來水主管網直接連接取水時，加壓運行不會造成自來水主管網產生負壓。

2.2 設置壓力

通過調節許可壓力控制閥能夠設置自來水主管網許可吸水壓力。

2.3 可借壓

當設備超過許可吸水壓力和流量時，可以在主管網的壓力基礎上增壓。

2.4 變頻恒壓

設備實時通過壓力傳感器檢測出口壓力，再將實測值和設定值進行對照，反饋到控制系統，控制系統發出電機及水泵投入臺套數和變頻器輸出頻率信號，以追蹤用水曲線來實現恒壓。

2.5 超靜音

考慮到噪聲對人的危害，采用專用靜音變頻器，運用成熟的消音設計手段，故系統能超靜音運行。

2.6 停電不停水

當供電線路因故障停電時，控制系統通過預設定的觸發狀態等手段能夠實現停電不停水，也就是說，停電時系統會自動切換為自來水壓力供水。

2.7 自動化程度高

系統能實現全自動控制，具有手動或自動切換、主泵和副泵定時輪換、壓力調節、高電壓保護、低電壓保護、恒壓保護、漏相保護、過載保護、過熱保護、缺水保護、漏水檢測補償、不用水停車、瞬間跳閘保護等功能。

3 變頻恒壓供水設備的壓力控制

當自來水管網壓力超過啟動壓力預設值時，與出水管路連接的壓力罐開始供水；當自來水管網壓力等于啟動壓力預設值時，設備控制系統立即發出信號，水泵啟動，在水泵運行過程中，管網壓力等于停止壓力時，設備控制系統立即發出信號，水泵停止；當啟動的水泵滿負荷運行后管網壓力仍未達到停止壓力時，啟動的水泵數增加。

4 變頻恒壓供水設備的供水組成方式

變頻恒壓供水設備主要由變頻控制電氣柜、水泵、穩壓罐、壓力傳感器等組成，可以始終保持設備壓力表壓力等于用戶預設值。能夠用于一般生活或生產供水。供水系統的組成方式有以下兩種類型：

（1）變頻恒壓供水設備與自來水主管網連接供水，當供水壓力滿足需要時，正在運行的全部水泵將自動停止。反之，當供水壓力不能滿足需要時，設備控制系統立即發出啟動信號，設備啟動，增大壓力滿足用戶用水需求。

（2）增加輔加氣壓罐或輔加小泵可以徹底消除小流量或零流量供水時電量的消耗。

5 變頻恒壓供水設備的控制方式

設備采用成熟的智能化控制技術，具有手動或自動切換、主副泵定時間交替輪換，達到節能降耗的目的。一臺變頻器起到了多臺變頻器的效果并節約電量，軟啟動水泵及輔助泵的啟動電流為額定電流的200～300%。可采用了以下兩種運行模式：

（1）增量運行方式（見表1）。

表1

（2）交替運行方式是恒壓變頻供水的基本功能，所有水泵停止后再啟動時最初啟動的泵變頻調速運行，該泵為主泵。每次啟動或任意設定時間內交替啟動主泵以防止某臺泵頻繁啟動（見表2）。

表2

6 變頻恒壓供水設備的運行曲線圖

從運行曲線圖可以看出利用智能控制技術，在流量極度變化的情況下保持恒壓，可以看出變頻恒壓供水系統為我們提供了供水條件最優越的性能。

7 兩種供水設備控制方式的比較

變頻恒壓供水設備采用的是閉環控制方式，不斷的采集，不斷的反饋，不斷的調控水泵的轉速，從而達到用戶管網供水壓力的恒定。

氣壓供水設備采用的是開環控制方式，采集信號，反饋信號，控制水泵。但不能調節水泵的轉速，只能利用隔膜穩壓罐小量地達到供水壓力平穩。

8 變頻恒壓供水設備的控制方式類型

8.1 氣壓式供水

8.2 生活水池自灌式供水方式

8.3 生活水池自吸式供水方式

此種供水方式水池的液位低于水泵的進水口，稱為自吸式。水泵吸水不可靠，經常出現引水掉水的現象，設置一個引水罐，如圖，泵前加一引水罐便可消除引水掉水的現象。

8.4 水井變頻供水方式

設備采用潛水泵變頻控制，即可以控制一臺泵，也可以控制數臺泵，每臺泵均根據用水量的變化自動運行。

9 結束語

變頻恒壓供水設備是將變頻調速器、電機及水泵三者組合而成的機電一體化節能供水設備。該設備以水泵出水端的水壓為預設定參數，通過PLC自動控制變頻器的輸出頻率來調節水泵電機的轉速，實現用戶整個管網水壓的閉環調節，使供水系統自動恒壓穩定于設定的壓力值。這樣就保證了整個用戶管網隨時都有充足的與用戶預設的水壓和隨用戶的用水情況變化而變化的水量。

參考文獻

[1]黃華.變頻技術及應用.[J].北京大學，2013，第1版.

[2]城市供水行業職業技能培訓叢書編委會.供水設備維修電工.[J].中國建材工業出版社，2005.

[3]CJ/T303-2008穩壓補償式無負壓供水設備.