簡述變頻器在供水行業中的應用

[關 鍵 詞] 變頻器；供水行業；應用

[中圖分類號] TV21 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）18-0171-01

臺山市臺城供水廠位于臺山市臺城鎮，工程規模為24萬噸/日，供水泵房安裝臥式離心泵6臺，其中5臺250kW/380V水泵，1臺315kW/380V水泵。每臺水泵出口有一個電動蝶閘，出廠主水管裝有壓力傳感器，供水管網安裝壓力測量裝置，利用無線傳輸方式將各項檢測數據傳到中控室，中控室通過電腦管理系統控制每臺水泵的開停，使出廠水壓力被控制在0.36～0.43Mpa。從全天來看，用戶白天用水比晚上多，全年來看夏季用水比冬季用水多。因此在用水高峰期往往出現水壓不足的問題。如果僅僅依靠人工調節出口閥門開度及頻繁開停泵來調節供水量，很難準確快速的調節，那么有可能在用水高峰期時不能滿足用戶用水量，給居民用水造成不便，用水低峰期時供水過多，造成水管壓力過大。這不僅造成了水資源的嚴重浪費，而且存在巨大的事故隱患，比如壓力過高容易造成管爆事故，同時也會引起電機、水泵、閘門故障率增加，維修費用加大。所以采用傳統調節的方式，已經造成了大量能源浪費。

為解決供水過程中出現的此類問題，一種解決方法就是安裝變頻器，可以將變頻器應用在水泵、閘門等處，以實現平滑調節供水流量、緩解供水壓力，同時達到節能的目的。

變頻器的使用，可以滿足各種供水壓力的需要。在實際生產操作過程中，水泵流量需時常調整，之前主要通過人工調大或者調小閥門來實現，速度慢，也會縮短閥門的壽命。而使用變頻器就可以方便地調整水泵流量。這是為什么呢？首先，我們先來了解一下變頻器的工作原理。變頻器的一個重要部件是半導體器件，一般是GTO、GTR或IGBT，采用微處理器編程的正弦脈寬調制（SPWM）方法，將直流電變成可變電壓和可變頻率的正弦交流電，以驅動異步電機，實現無級調速。

變頻器的使用減少了設備損耗，從而大大減少了企業的維修成本。電機正常直接運行時，由于直接啟動，啟動時的大電流帶來的巨大沖力會導致傳動機械的嚴重磨損，進而影響電機和其他相關設備的壽命，所以維修工作量大，維修成本高。當電機采用變頻器進行調速運行后，由于變頻器對電機實現了軟啟動，啟動電流大大減小，降低了對電機的沖擊，也相應延長了設備的使用壽命，大大減小了電機維護的工作量，減少了電機維護成本。采用變頻器后，可有效降低對管道的沖擊。有數據顯示，原來泵組在工頻啟動時，出水壓力基本為達到正常壓力的1.35倍左右，持續大約2分鐘左右；變頻啟動時出水壓力沒有明顯變化。

變頻器的使用節約了能源，從而大大減少了企業的制水成本。在供水系統中取水泵、供水泵的耗電量占整個用電設備能耗的40%左右，電費在自來水廠甚至約占制水成本的50%左右。可見，如果要減少制水成本，就必須減少企業的耗電量，那么首先我們需要知道的是“電”都被“耗”在什么地方了。用戶用水量的時刻變化，需要泵機輸出不同的流量，所以自來水廠的耗電量才十分巨大。采用變頻器對取水泵、供水泵進行速度控制后，能夠達到良好的節能效果。臺山市臺城供水廠安裝變頻器后，每年節約電費十幾萬元，大幅度降低了自來水廠的制水成本。

變頻器的使用提高了生產效率，減輕了從業人員的工作強度。變頻器是一種智能化設備，和許多先進的生產設備一樣，采用計算機控制，調速精度高，調速系統在運轉設備與備用設備之間用計算機控制，這樣就實現了設備的自動運行，還可以針對相應的故障進行報警和保護，操作方式可由手動控制轉變為自動監控控制。變頻器的這一功能，大大減少了工作人員的工作量，改善了工人的工作環境，提高了工廠的自動化水平，提高了生產效率。

綜上所述，變頻器的應用實現了對水泵流量的控制，延長了設備的使用壽命，同時維護量減小，提高了系統的自動化程度，節約了大量電能和水資源，切實響應了國家節能降耗的號召，大大提高了生產效率。

我國很多水廠建設于二十世紀八九十年代，設備老舊，國家現在提倡企業節能減排。對于自來水廠來講，面臨的主要問題就是設備改造問題。不少自來水廠選擇了安裝變頻器這一途徑，起到了良好的效果。當然，從經濟效益角度講，安裝變頻器前期投資較大，所以部分水廠沒有安裝，但是我們應當看到的是改造后所帶來的經濟效益大大彌補了這一缺點，變頻器投資的成本相較于后期節約的電費、維修費等是九牛一毛。

既然變頻器的成本略高，我們在使用過程中更要注意保護它，使它能更久更好地為我們服務。所以我們應該在使用過程中注意以下問題：

（1）不要讓變頻器長時間的過載工作，這可能會損壞變頻器，縮短變頻器的使用壽命。（2）不要讓變頻器在溫度過高的環境中工作，可能會造成風機被堵轉，溫度傳感器性能不良等問題。（3）不要在變頻器的電源電壓、發電機組側電壓不夠的情況下工作，這會出現變頻器頻繁欠壓的問題，極易導致內部元件損壞；反之，如果電源電壓、發電機組側電壓過高，則會出現變頻器過壓問題，也極易導致內部元件損壞。（4）不要讓變頻器的電器元件長期處于潮濕的環境中，可能會影響變頻器線路板，造成線路板損壞。（5）如果使用者不按廠家要求檢查和定期維護變頻器，或多年不更換風機，不給變頻器清掃，不檢查螺絲的松動，長年累月的如此會大大縮短變頻器的壽命。（6）如果參數沒有設置成最佳使用狀態，長期使變頻器過流、過壓等頻繁跳保護，變頻器電子模塊、元件也會提前老化、損壞。

總之，變頻器在當前節能降耗大環境下是一種有發展潛力的設備，目前不僅被應用于市政供水行業，還被廣泛應用于電力、石油、石化、冶金、化工、礦山、有色、水泥、紡織、造紙、印染、船舶、鐵路等多個行業。所以我們理應熟悉變頻器的工作特性，使變頻器能夠真正地發揮作用。

參考文獻：

張維東.恒流變頻控制系統在供水中的應用[J].商情，2012（38）：171.