自來水廠變頻供水自動控制系統(tǒng)應用研究

王　巋內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市扎蘭屯市自來水公司，內(nèi)蒙古呼倫貝爾　162650

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自來水廠變頻供水自動控制系統(tǒng)應用研究

王巋
內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市扎蘭屯市自來水公司，內(nèi)蒙古呼倫貝爾162650

摘要隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，供水系統(tǒng)的發(fā)展也逐漸的得到完善，在自來水廠中，應用較為廣泛的就是變頻供水自動控制系統(tǒng)。變頻供水方式能夠有效的降低電耗，對自來水廠的水量與水壓進行有效的控制。因此，為促進自來水廠變頻供水自動控制系統(tǒng)的發(fā)展，本文對自來水廠變頻供水自動控制系統(tǒng)應用進行了分析。

關(guān)鍵詞自來水廠；變頻供水；自動控制系統(tǒng)；應用

我國對城市水工業(yè)系統(tǒng)給予了高度的重視，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，變頻供水自動控制系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛的應用在自來水廠的供水系統(tǒng)中。自來水廠變頻供水自動控制系統(tǒng)是非常重要的，在應用前應該對該系統(tǒng)進行詳細的了解，掌握變頻供水自動控制系統(tǒng)的技術(shù)與原理，從而促進自來水廠變頻供水自動控制系統(tǒng)的發(fā)展。

1　變頻供水自動控制系統(tǒng)

在自來水廠的供水系統(tǒng)中，由于用戶的用水量在不同的時段、季節(jié)有著不同的需求，這就需要自來水廠結(jié)合用水需求量對供水壓力進行調(diào)整。水泵節(jié)能的主要措施就是水泵調(diào)速，串極調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速、液力藕合器調(diào)速、變極調(diào)速以及滑差電機調(diào)速等都是水泵機組節(jié)能調(diào)校的主要方式。交流電機變頻調(diào)速技術(shù)是非常有效的一種技術(shù)，并且在工作效率、調(diào)速范圍、調(diào)速精度、動態(tài)響應以及輸出特性等方面都比其他的調(diào)速方式有著明顯的優(yōu)勢。變頻調(diào)速的節(jié)電效率非常的高，是一種非常有效的節(jié)能降耗技術(shù)。在自來水廠變頻供水自動控制系統(tǒng)中，變頻器是非常重要的，并且其基礎(chǔ)就是變頻調(diào)速技術(shù)。在自來水廠變頻供水自動控制系統(tǒng)中，采用的主要為變壓變量供水與恒壓變量供水兩種方式。對于恒壓變量供水方式而言，主要是結(jié)合自來水廠水壓力變化，利用PID控制器對變頻器進行調(diào)節(jié)的。保持出廠水壓的恒定不變。而變壓變量方式則是結(jié)合送水量與出廠水的壓力通過變頻器對其頻率進行調(diào)節(jié)的，通過送水量的變化而實現(xiàn)電耗的節(jié)約。

2　變頻節(jié)能技術(shù)

在自來水廠變頻供水自動控制系統(tǒng)中，應用較為廣泛的就是變頻節(jié)能技術(shù)。變頻節(jié)能技術(shù)的主要元件就是變頻器，通過變頻器能夠?qū)﹄姍C進行頻率的切換，從而實現(xiàn)水量與水壓的控制，降低自來水供水系統(tǒng)的電耗。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，自來水廠的供水系統(tǒng)也得到了不斷的完善，在自來水廠中應用變頻供水自動控制系統(tǒng)能夠結(jié)合用戶在不同季節(jié)、時段的用水需求量對供水水壓與頻率進調(diào)整，從而實現(xiàn)自來水廠變頻供水的自動控制。

3　系統(tǒng)控制及原理

在自來水廠變頻供水自動控制系統(tǒng)中，應該對供水工藝的要求進行明確。在變頻系統(tǒng)起動時，應該先將水泵打開，之后將閥門打開。變頻系統(tǒng)停止時，應該先將閥門關(guān)閉，之后將水泵關(guān)閉。對于自來水廠變頻供水自動控制系統(tǒng)而言，還應該對自動化控制原理進行分析。首先，開泵。先接通主交流接觸器，為變頻調(diào)速器進行充容充電，一段時間后電機能夠通過變頻調(diào)速器進行起動，一般時間為15s，電動閥門在25s后即能夠自動開啟。其次，在變頻供水系統(tǒng)自動控制運行時，能夠借助于PID調(diào)節(jié)器將處理后的壓力變送器信號傳入到變頻調(diào)速器中，從而對水泵轉(zhuǎn)速進行有效的控制，實現(xiàn)水網(wǎng)壓力的調(diào)節(jié)。最后，關(guān)泵。將電動閥門關(guān)閉后，能夠使得變頻調(diào)速器、電機進行自動關(guān)閉，主交流接觸器經(jīng)過10s后也能夠主動斷開。

4　自來水廠變頻供水自動控制系統(tǒng)應用

在自來水廠變頻供水自動控制系統(tǒng)中，硬件系統(tǒng)是非常重要的，其主要組成部分就是主電路與控制電路。一級泵站主電路框圖在主電路中應該對變頻器的核心部件、主要電氣元件進行合理的選擇。二級泵站的主電路框圖和一級泵站主電路框圖基本相似，主要的不同點就是變頻器與水泵的功率有所差異。控制電路也是非常重要的，主要的控制核心為PLC，在自來水廠變頻供水自動控制系統(tǒng)中包括一級泵站水泵機組控制電路與二級泵站水泵機組控制電路。在自來水廠變頻供水自動控制系統(tǒng)中，軟件部分主要包括了變頻器參數(shù)、PLC控制程序框圖等。自來水廠變頻供水自動控制系統(tǒng)使用變頻器的參數(shù)設(shè)定主要是由系統(tǒng)控制參數(shù)進行決定的。在進行系統(tǒng)參數(shù)控制時，應該對一級泵站清水池的低水位與高水位進行設(shè)定，分別為1.5m、2.7m，而控制水位的高度應該為2.6m。同時還應該對二級泵站揚水管的低水壓值、恒定水壓值以及高水壓值進行設(shè)定，分別為0.3MPa、0.45MPa以及0.5MPa。在進行系統(tǒng)的變頻器參數(shù)設(shè)定時，應該結(jié)合自來水廠變頻供水自動控制系統(tǒng)的控制參數(shù)的設(shè)定進行。在進行一級泵站與二級泵站的PLC控制程序時，通常能夠根據(jù)基本邏輯指令或者步進指令對其進行正確的編寫。自來水廠變頻供水自動控制系統(tǒng)屬于順序控制系統(tǒng)，通過步進指令能夠使得編寫的程序思路更加的清晰、概念更加清楚。

5　循環(huán)變頻軟起動技術(shù)

5.1循環(huán)變頻原理

啟動系統(tǒng)后，就能夠依靠變頻器帶動某一臺電機進行變頻運行，如果電網(wǎng)的工頻頻率與變頻器運行頻率相接近時，變頻運行泵就能夠進行自動切換操作，從而保持工頻進行工作。這時另一臺電機就能夠受到變頻器的控制，從而正常運行。如果降低變頻器頻率時，所達到的頻率和設(shè)定的停泵頻率相一致時，自動控制系統(tǒng)就會主動對一臺以工頻運行的泵進行控制，使其停止。通過這樣的不斷循環(huán)，從而借助一臺變頻器控制所有電機完成變頻軟啟動達到循環(huán)變頻軟啟動的目的。

5.2變頻到工頻的切換

變頻器早工作時，主要采用的是交-直-交的方式，通過變頻將電網(wǎng)輸送的50HZ交流電整流轉(zhuǎn)換為直流電，在逆變成交流電。變頻器在進行工作時，能夠有著本身的相位與頻率，電機在進行頻率切換時，主要是變頻器拖動向工頻旁路進行切換時，在切換的一瞬間可能出現(xiàn)電網(wǎng)交流電與變頻器輸出交流電的相位、頻率有所差異的現(xiàn)象。存在這種情況進行切換時，可能會使得保護用斷路器跳開，這主要是由于過大的工頻旁路回路電流所造成的。在大多數(shù)自來水廠變頻供水中，一般需要先斷開變頻器側(cè)接觸器，經(jīng)過一段時間后再閉合旁路側(cè)接觸器，通過時間差降低電機的運行速度，從而順利的進行工頻運行狀態(tài)。但是不管采用什么樣的方式進行調(diào)整，都會使得電機進行工頻切換時存在較大的電流。結(jié)合變頻到工頻切換的這種問題，能夠借助于相序同步檢測技術(shù)進行檢測，主要是對變頻器輸出側(cè)與電網(wǎng)的相位、頻率進行檢測的，當兩者的頻率相接近時，通過頻率信號的輸送來對輸出頻率與相位進行強制改變，從而與電網(wǎng)的相位、頻率相同，這樣的切換方式能夠瞬間完成變頻到工頻的切換，同時電流的擾動非常小。

6　結(jié)論

綜上所述，變頻供水是實現(xiàn)有效節(jié)能供水的一種方式。變頻供水自動控制系統(tǒng)是自來水廠的核心，通過變頻調(diào)速能夠?qū)λ畨骸⑺康冗M行有效的調(diào)節(jié)，從而降低電耗。為促進自來水廠變頻供水自動控制系統(tǒng)的發(fā)展，需要對變頻供水自動控制系統(tǒng)進行了解，明確其運行的原理，同時加強對循環(huán)變頻軟起動技術(shù)的控制。

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中圖分類號TP2

文獻標識碼A

文章編號1674-6708（2016）165-0169-01

作者簡介：王巋，內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市扎蘭屯市自來水公司。