發射臺變頻恒壓供水系統設計與應用

李會春　付亞軍

摘要：河南省無線發射傳輸管理中心商丘骨干發射臺位于商丘睢陽區路河鄉，自建臺以來一直以鄉鎮自來水作為生活和飲用水水源，自打機井作為灌溉和生活用水水源。自打機井因一墻之隔的一條長期被污染的河溝，水質受到污染，只能用來灌溉。隨著鄉鎮快速化建設步伐的加快，經常出現因為施工、維修、停電等原因導致的停水。如遇長時間停水，傳統的大水桶儲水和桶裝純凈水已經不能滿足臺站職工基本生活需要。隨著員工數量的逐步增加，原有的供水措施更顯得捉襟見肘，供水問題日益突出。為了從根本上解決臺站用水問題，經中心領導和臺站班子成員多次協商，最終淘汰了重新打機井、樓頂安裝儲水罐這兩種傳統方案，最終選定了開封市金原恒壓供水設備廠生產的變頻恒壓供水設備。

關鍵詞：恒壓；變頻；供水系統

現代電力應用中，對我國的國標電力50Hz的頻率進行改變從而實現的交流電控制手段被稱為變頻技術，整個技術的核心元件是變頻器裝置。通過變頻器可以對我國50Hz的交流電進行頻率改變，以此來實現電機轉速的調節變化，即通過變頻器的運用將國標50Hz的交流電變化為頻率在30Hz到130Hz之間的浮動變化。同時，電壓的應用范圍也擴大至142v到270V之間，從而實現負載的合理利用，并達到一定降低功耗、減小損耗、延長設備的使用壽命的效果。

下面一起來認識一下基本解決臺站職工生活用水問題的變頻恒壓供水系統。

1 系統的組成

系統組成如圖1所示。

由圖1可以看出：1臺最新性能PID變頻控制柜、1個3噸的儲水箱、1個壓力罐、1個壓力表和2臺水泵并聯組成了尖端加壓供7k系統。系統設計可以自動運行來保證用戶的恒壓不定量用水需求，同時保證整個供水管網壓力始終穩定，系統始終處在一個相對高效節能的環境下，運用變頻器的目的是自動調節水泵的運行速度并調動單臺或者多臺的水泵參與系統的運行或者停止，從而使得整個供水系統始終保持在一個較為理想的恒壓環境下，操作簡單。

1.1 恒壓供水變頻控制柜

恒壓供水變頻控制柜主要由藍智（LANZ）變頻恒壓供水控制器和深圳市英威騰電氣股份有限公司生產的變頻控制器組成。一體化主板式結構、除液晶顯示彈性鍍金插針外無任何多余線路插針或排線連接，適用EN，ANSI，UL，ASTM，ISTA國際運輸及儀器設備運行震動標準。整板設計，故障點少、電氣結構性能更穩定。線路板全面三防（防潮、防鹽霧、防霉）處理，以此來保證電子線路的元器件始終保持在干燥穩定的環境下，以免受到侵蝕，提升設備的穩定性和安全系數。

變頻控制柜是整個系統的核心。其主要功能及功能參數表如下：

（1）主要功能。整機簡約設計，操作方便，內容豐富。在面板上可以任意手動、自動控制任何一臺泵。工頻、變頻運行雙色燈區別指示。

全液晶中文參數顯示，數據清晰可見，有故障系統自動發生聲光報警，并提供設備供應商聯系方式。便捷的故障查詢功能：可保存10條故障信息，方便了解控制器系統的運行情況。具備時間、日期和密碼設定功能。選用模糊控制手段，對系統參數進行合理優化，整個系統容易上手，設備反應快，精細化程度高，切換泵時對管網壓力沖擊小。系統有定時換泵功能，從而避免水泵長時間運行，科學分配泵組運行時間，提高水泵壽命。

超高壓力、無水、壓力信號、防爆壓力等自動檢測功能，避免爆管和設備損壞，安全穩定。

故障自動檢測屏蔽功能，系統判斷出某一臺水泵無法工作的條件下，可以自動跳過該水泵，對其余的水泵根據需要開機。

可以根據實際的用水需求相應調節系統壓力，壓力調節精度達到小于+0.01MPa。

反饋信號全部采用光電隔離，抗干擾功能更強大。

完善的變頻器和電機電路保護系統，有效地實現了系統自動運行。

系統內所有的水泵互為主備，并自檢故障水泵，可按新的需要組合控制。

（2）功能參數表，如表1所示。

1.2 儲水箱

該5立方儲水箱采用不銹鋼材質，有1個自來水進水口、1個方便清洗水箱或對水箱進行維修時的排水口、1個浮球閥和1個磁浮子式液位計。

（1）浮球閥是由曲臂和浮球等部件組成的閥門，可用來自動控制水塔或水池的液面。具有保養簡單，靈活耐用，液位控制準確度高，水位不受水壓干擾且開閉緊密不漏水等特點；（2）液位計是物位儀表的一種。用來測量容器中液體介質的高低。

1主1副2臺水泵均采用臺州新界機電有限公司生產型號為Y68022三相異步電動機。額定功率1.1kW、額定電壓380V.額定電流2.51A、頻率50Hz、額定轉速2800r/min、重量僅為12kg。

1.3 壓力罐設備

所謂壓力罐，即通過對密閉罐體內的空氣進行增減壓來維持貯水量變化時罐體相同的水壓，因此也可以稱之為氣壓給水設備。壓力罐是整個系統的重要元件，連接水泵和供水管網，開啟水泵后，水泵一邊向系統內用戶供水，一邊向壓力罐供水，壓力罐水位的不斷上漲使得罐內氣體不斷被壓縮，管網壓力也隨之增加。當壓力增長到系統預先設計的數值時，罐體頂部的壓力氣表接通觸點，系統發出信號，水泵供電電路斷開，停止工作。當管網用戶用水量持續增大，在壓縮氣體作用下，儲水罐內的水被不斷壓入管網系統，隨著壓力罐水位降低，罐體體壓力也在不斷減小。當壓力進一步縮減至壓力數值下限時，電接點壓力表發出指令，水泵導通，開始工作。一般情況下，整個系統處于無人值守狀態即可，系統依照用水量變化，自行調節水泵的導通和斷開狀態，從而保證系統壓力降低時水泵可向管網供水。我臺設計系統選用的壓力罐為隔膜式壓力罐。

1.4 遠傳壓力表

遠傳壓力表適用于測量對鋼及銅合金不起腐蝕作用的液體、蒸汽和氣體等介質的壓力。因為在電阻遠傳壓力表內部設置一滑線電阻式發送器，故可把被測值以電量傳至遠離測量的二次儀表上，以實現集中檢測和遠距離控制。

2 系統的特點

2.1 有效地杜絕了水壓不足的問題

穩壓變頻裝置的運用使得所有的用水設備都能保持水壓的始終恒定。密閉的系統環境，從根本上杜絕了傳統屋頂水箱密封性差的缺陷。取代傳統的屋頂水箱供水方式，消除了水污染的源頭。相應地降低了建筑成本，提高了建筑物屋頂等方位的利用率。取消傳統的屋頂水箱，使建筑受力減小，使得建筑物的建筑成本降低。

2.2 節約電能，縮小占地面積

采用變頻技術，水泵根據實際用水需求自動調節轉速，提高了設備的效率，并且系統不需要龐大的屋頂水箱和遠距離傳輸管線，施工量和施工期都大為縮減。

2.3 全自動化控制系統

系統全部實現自主研發，菜單多樣性，可以根據實際用水量實現水壓的精確控制。專用自主開發，具有多樣化功能，能夠提供尖端水準的精密控制。

3 實際使用中存在的問題

系統的設計理念為：當水壓達到設定壓力后，水泵停止工作，進入休眠狀態；當壓力下降到喚醒壓力時，啟動水泵工作。

商丘骨干發射臺臺站主樓為3層，而變頻供水系統安裝在室外空闊的地方，系統的出水口距離主樓約50米。

系統安裝初期，3樓用水明顯感覺水流忽大忽小，水壓不穩。后經過與廠家溝通，通過在1樓放水做實驗發現：如果一直用水，則電機一直高速運轉，水壓相對恒定。通過多次微調變頻控制器的設定壓力、休眠頻率、休眠延時、喚醒壓力、變轉工延時、工轉變延時等關鍵參數，水壓逐漸趨于平穩。

4 結語

該恒壓變頻供水系統的使用，解決了傳統儲水及所儲水長期不用水質受污問題；變頻技術高效節能又環保；主備泵的輪換使用又延長了整個供水系統的使用壽命。真可謂“一舉三得”。鑒于此，該恒壓變頻供水系統，可用于公園、果園、農場灌溉，生產制造和洗滌裝置業，醫院、學校、機場等公共場所，賓館、寫字樓等商用商廈，是一個值得推廣、環保節能又高效的好產品。