變頻器的調(diào)速自動(dòng)化在泵站恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用和改造

周 潤(rùn) 呂 慧

(東臺(tái)市堤?hào)|灌區(qū)管理處，江蘇 鹽城 224200)

水是生命之源，在人類的生產(chǎn)生活中起到重要作用。珍惜水源才能夠確保常規(guī)生活和生產(chǎn)運(yùn)行，具備現(xiàn)實(shí)意義。現(xiàn)如今單位針對(duì)水位的檢測(cè)存在一些問(wèn)題，會(huì)讓水源回水的數(shù)據(jù)存在失真問(wèn)題，繼而形成一些危害。隨著變頻器在諸多行業(yè)的運(yùn)用，變頻器為泵站恒壓供水的改造提供了諸多依據(jù)。針對(duì)變頻器在恒壓供水中的改造、應(yīng)用分析如下：

1 變頻器恒壓供水專用的主要職能和特性

泵站供水系統(tǒng)主要供給機(jī)組的冷卻水和潤(rùn)滑水。供水是由供水泵從蓄水池抽送至管網(wǎng)，對(duì)用水設(shè)備進(jìn)行供水，回水經(jīng)回水管流至蓄水池，漏水流入河道甚至泵房排水廊道。變頻器根據(jù)供水泵出水口的壓力傳感器的數(shù)值調(diào)節(jié)電源頻率，對(duì)水泵進(jìn)行調(diào)速。變頻器在供水專用上則是將一般的變頻器和PLC職能整合在一起，屬于供水管控一體化的系統(tǒng)。透過(guò)壓力變送器、PLC組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，遵照恒壓等原則，伴隨著用水量的轉(zhuǎn)變，儀表進(jìn)行壓力采樣，而PLC則是展開(kāi)邏輯運(yùn)算，自動(dòng)控制供水泵的轉(zhuǎn)速及臺(tái)數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化恒壓變頻供水。內(nèi)置的液位傳感器比較容易檢測(cè)到蓄水池的液位，一旦檢測(cè)到水位比較低時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出警告，停止運(yùn)行。等到水位在規(guī)定值范圍內(nèi)，則系統(tǒng)常規(guī)化運(yùn)行。一旦管網(wǎng)壓力不夠的時(shí)候，變頻器就提高輸出頻率，水泵的轉(zhuǎn)速變快，供水量就會(huì)增加，使得管網(wǎng)的壓力合理上升，目的就是管控好變頻器的輸出頻率和電壓等，進(jìn)而調(diào)節(jié)好變頻泵的運(yùn)行速度，從而獲得恒壓變頻供水的目的。變頻器有過(guò)載電子熱保護(hù)器，一般會(huì)遵照使用者設(shè)置的電機(jī)電流參數(shù)進(jìn)行熱保護(hù)，對(duì)供水形式和諸多電機(jī)電流參數(shù)一一設(shè)置，所以變頻器則是針對(duì)交替拖動(dòng)的電機(jī)進(jìn)行熱保護(hù)。除此之外，系統(tǒng)具備定時(shí)切換職能，能夠讓各個(gè)泵的工作時(shí)間合理均衡，避免泵銹蝕卡死，此外還有故障聲光報(bào)警職能、自定義供水壓力管控職能等。

2 變頻恒壓供水設(shè)備的工作原理和應(yīng)用策略

2.1 變頻恒壓供水設(shè)備的工作原理

變頻恒壓供水設(shè)備的工作原理是利用供水泵為泵站中的各用水設(shè)備實(shí)現(xiàn)恒壓供水。通過(guò)壓力傳感器辨別到正常水壓時(shí)使用常用頻率供水泵為用水設(shè)備供水，一旦檢測(cè)到水壓不在規(guī)定值區(qū)域時(shí)，變頻器通過(guò)增減頻率達(dá)到恒壓供水。各機(jī)組的用水設(shè)備由常頻供水轉(zhuǎn)化為變頻恒壓供水，通過(guò)設(shè)置好壓力傳感器參數(shù)實(shí)現(xiàn)恒壓供水這一目的。與此同時(shí)運(yùn)用壓力傳感設(shè)備，對(duì)供水泵出口處的水壓實(shí)行檢測(cè)，通過(guò)參數(shù)的設(shè)置，PLC辨別管控變頻恒壓直供水設(shè)備工不工作，保障水壓。等管網(wǎng)中水壓上升至規(guī)定的數(shù)值，變頻恒壓供水再次轉(zhuǎn)化為常頻供水，依次循環(huán)。

2.2 變頻恒壓供水設(shè)備的運(yùn)用

恒壓供水的原理和用水設(shè)備的用水量掛鉤，所以供水時(shí)常會(huì)有不足或過(guò)剩等狀況。用水和供水彼此間的失衡會(huì)綜合反映在供水壓力上，也就是用多供少，壓力就會(huì)變低；用少供多則會(huì)讓壓力升高。維持恒定供水能夠?qū)崿F(xiàn)用水、供水彼此均衡，最終提升供水質(zhì)量。由反饋管控原理可知，想要保持物理量基本不變，就需要合理引入物理量和恒定值的比較，最終形成閉環(huán)系統(tǒng)。所以，想要確保水壓的恒定，就需要對(duì)管網(wǎng)的壓力進(jìn)行檢測(cè)，運(yùn)用PID運(yùn)算之后，變頻器的輸出頻率合理調(diào)節(jié)，能夠讓管網(wǎng)供水恒壓。所謂PID調(diào)節(jié)器實(shí)際是變頻器內(nèi)置的，也可以外加，關(guān)于變頻器的上限頻率設(shè)定往往是一種管網(wǎng)壓力極限信號(hào)，經(jīng)由系統(tǒng)的變頻恒壓供水管控器控制電源頻率，實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。變頻恒壓供水管控器的具體信號(hào)也會(huì)經(jīng)由水泵轉(zhuǎn)速的控制，調(diào)節(jié)其啟動(dòng)和停止的臺(tái)數(shù)，使得管網(wǎng)的水壓被穩(wěn)定在預(yù)設(shè)好的壓力值上，以保證供水泵的出水量和管網(wǎng)上的用水設(shè)備的用水量的一致，最終取得供水恒壓的效果。

2.3 恒壓供水系統(tǒng)的特性

第一是節(jié)電。合理的節(jié)能管控軟件，能夠讓水泵盡可能地達(dá)到節(jié)能運(yùn)轉(zhuǎn)的成效。第二是節(jié)水。遵照用水實(shí)際設(shè)定好管網(wǎng)壓力，讓水泵的出水量實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，盡可能減少漏水和回水，實(shí)現(xiàn)可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。經(jīng)由變頻器達(dá)到泵的軟啟動(dòng)效果，讓水泵能夠從原本的工頻轉(zhuǎn)化為變頻，并且保證無(wú)沖擊切換，避免了管網(wǎng)可能出現(xiàn)的沖擊和壓力超限或者管道破裂等問(wèn)題。第三是聯(lián)網(wǎng)職能。運(yùn)用全中文的工控組態(tài)軟件，實(shí)時(shí)監(jiān)控所有的供水設(shè)備。可以累計(jì)各個(gè)單元的用電量和各個(gè)泵的出水量，提供各種形式的報(bào)表打印、用于分析和統(tǒng)計(jì)。第四是自我保護(hù)職能的完備。假若工作泵發(fā)生故障，向上位機(jī)傳遞報(bào)警信息，與此同時(shí)啟動(dòng)備用泵，以維持供水的連續(xù)性。假若系統(tǒng)發(fā)生故障，工作人員能夠切換手動(dòng)操作，實(shí)現(xiàn)供水保護(hù)。

3 變頻恒壓供水的改造系統(tǒng)的組成和運(yùn)行成效

在改造上，按照用水量的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)供水泵投入數(shù)量，遵照變頻泵的調(diào)節(jié)從而達(dá)到對(duì)供水管網(wǎng)全流量的自動(dòng)管控的目的。供水形式上，供水流量比常頻運(yùn)行少時(shí)，變頻泵實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)速供水；待到用水流量增多的時(shí)候，變頻泵的轉(zhuǎn)速升高，通過(guò)變頻供水管控器切換成常用頻率運(yùn)行。伴隨水流量的增多，并聯(lián)其他泵實(shí)現(xiàn)循環(huán)軟啟動(dòng)投入。如果用水流量遞減，那么并聯(lián)泵則會(huì)遵照次序關(guān)閉泵并且退出，并聯(lián)泵退出的順序也是經(jīng)由恒壓管控系統(tǒng)操控的。

3.1 系統(tǒng)的組成

選擇適當(dāng)?shù)乃秒姍C(jī)和變頻控制柜，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)變頻管控柜對(duì)運(yùn)用的水泵進(jìn)行管控。常用2臺(tái)變頻器，一用一備。工作變頻器發(fā)生故障時(shí)備用變頻器自動(dòng)投入運(yùn)行，同時(shí)將信息傳遞給值班室。實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速之后的供水管控，系統(tǒng)通過(guò)壓力傳感器能夠?qū)崟r(shí)對(duì)管網(wǎng)壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一經(jīng)變頻器的內(nèi)置PID調(diào)節(jié)之后，輸出頻率被合理調(diào)節(jié)，水泵的轉(zhuǎn)數(shù)被合理管控，最終實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)的恒壓供水。

3.2 運(yùn)行效果

有效改造供水泵電機(jī)以及添置變頻調(diào)速器之后，就能夠取得極好的節(jié)能效果。運(yùn)用變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)之后，取得的成效極為可觀，具體展現(xiàn)在3個(gè)層面。第一層是改造之后的水泵，其出口壓力會(huì)恒定在最佳數(shù)值上，如此能夠減輕管道受到傷害，且回水和溢水程度極大降低，將漏水率減少。需要水量毫無(wú)變化的時(shí)候，供水泵的供水量會(huì)合理降低，減少了蓄水池補(bǔ)水、廊道排水和管道損壞維修等工作量。第二層是運(yùn)用變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)之后，在充分滿足設(shè)備的用水需求的同時(shí)，極大提升節(jié)電率，每月的電能得以節(jié)省。按年來(lái)算實(shí)際能夠取得的經(jīng)濟(jì)效益十分可觀，具備極為顯著的經(jīng)濟(jì)效益。第三層是改造之后并不需要通過(guò)閥門的調(diào)整管控好壓力，如此能夠有效減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。第四層是節(jié)省設(shè)備投資，且占地面積小。相較于別的供水形式而言，因?yàn)榇笾碌脑O(shè)備僅僅是管控柜和水泵，因而有效節(jié)省了占地面積。

4 結(jié)束語(yǔ)

伴隨著電力電子技術(shù)的較快發(fā)展，變頻器運(yùn)用在泵站恒壓供水的職能日漸增強(qiáng)。它充分運(yùn)用變頻器存在的多種職能，合理設(shè)置變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備，在減少成本、確保產(chǎn)品的質(zhì)量等方面都極具意義。它所具備的獨(dú)特的管控職能被廣泛地運(yùn)用到了各行各業(yè)，也讓我國(guó)的泵站供水技術(shù)水準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)飛躍。