變頻調速技術在水廠中的應用與實現

王晶瑩,韓曉明

摘要 變頻調速技術能夠有效的降低能耗，增加產品的質量和產量，在現實的生產活動中具有廣泛的應用價值。本文總結了變頻調速技術在水廠主要環節的應用及實現過程。

關鍵詞 變頻調速技術；水廠；應用

中圖分類號TU991 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）43-0087-02

1 泵房恒壓供水系統

1.1變頻調速技術在泵房恒壓供水系統中的應用

在水廠的供水過程中，水泵的流量往往受到許多外界因素如外界用水情況的變化而變化，而且水泵的揚程也會受到來自流量以及吸水井水位等因素的影響。所以為了使水泵總能夠維持在一個相對高效的工作區間內，必須進行一些人為的控制。以前為了達到這樣的目的，往往采用的方法是利用閥門或者多臺水泵投切進行控制，但這種方法往往效果不佳，并且操作時的不確定性因素較多。為了解決這一問題，水廠一般采用把大功率變頻器應用在水泵上的方法，利用變頻調速技術使水泵一直處于一個相對高效的區間內工作，從而既實現節能降耗的目的，又使得水廠的產量和質量更上一層樓。

1.2變頻調速技術在恒壓供水系統中的實現

變頻恒壓供水系統的調節方法是PID算法，系統具體的調節過程如下所述：1）由計算機通過PLC對變頻泵輸入供水壓力設定值PSET，當運行變頻泵時，為了使管網內的壓力Pout與設定頻率PSET基本相等，水泵上的變頻器會根據供水管網中的壓力變化，自動對變頻泵的頻率f進行調節，最終達到對供水管網內壓力的調節目的；2）當供水管網壓力小于設定的壓力時，在水泵變頻器的調節下，水泵的頻率不斷上調，一直達到最大值fmax。如果此時的送水壓力仍然小于電腦的設定值時，即PoutPSET）時，則恒壓供水系統的PLC就會發出指令停止一臺供水定速泵，同時將變頻泵頻率逐步上調，直至達到設定值；若供水變頻泵頻率再次調至最大fmin則會再次重復這一過程直至達到預設壓力。

2 濾池反沖洗系統

2.1變頻調速技術在濾池反沖洗系統中的應用

為了使濾池的效率值不斷提高，必須要對濾池進行必要的清洗，從而使濾池不斷的恢復并繼續發揮自己的功效，濾池反沖洗就是解決這一問題的最好手段。但是反沖洗的過程并不向想象的那么簡單，程度太大可能會使濾料層、承托層翻動，膨脹太高，出現跑砂、配水系統故障或漏砂等現象；相反，如果反沖洗的程度不夠，那樣濾池就不會達到清洗的目的，日積月累就可能造成濾池的堵塞現象。現實的生產過程中往往存在很多因素影響濾池的反沖洗過程，從而使濾池設計時的反沖洗程度與現實中的存在一定差異。如幾個濾池共用一套反沖洗設備，而每一個濾池設計時的氣水管路存在一定的差異；季節的不同造成水溫的不盡相同，從而使水的粘滯性發生變化等等。近些年國內水廠主要采用的工藝是高效纖維濾池氣水反沖洗的方法，這種方法對設備的配置以及操作者的操作要求比較高。從我國的實際情況以及操作者的素質看，自控系統必須具各成熟而完備的故障判斷和保護功能，這樣才能避免控制系統以及各種閥門設備的損壞，從而使整個濾池的運轉出現問題。如果采用PLC和變頻調速技術相結合的方法，就能夠很好的解決上述問題。

將變頻調速技術應用到用于反沖洗的水泵及風機中，利用變頻器對設備的運轉頻率進行調節，從而使整個濾池的反沖強度始終維持在正常的工藝要求范圍內。這樣不僅大大提高了整個反沖系統的運行可靠性，而且減少了工人在整個生產過程中的勞動強度，更重要的是該項技術的應用大大節省了電能和水資源，從環境角度上更適應社會的發展要求。

2.2調試中的問題及措施

2.2.1“喘振”問題

“喘振”產生的主要原因是當外界所需的風量小于臨界點K的壓力時，風機產生的最大壓力小于管路中的阻耗。由于管道容量較大，在瞬間管路中的阻耗仍保持在原有狀態，管路中的阻耗大于風機所產生的風壓，因此氣體開始反方向倒流，由管路倒流入風機中（出現負流量）．由于倒流使管路中的壓力迅速下降，工作點迅速發生跳躍，此時流量為0。由于風機繼續運行，因此當管路中壓力降低到相應壓力點時，風機又重新開始輸出流量。如此反復出現上述過程，形成“喘振”。

2.2.2解決方案

1）風機選型時，盡量選擇Q-H性能曲線相對平直且向下傾斜的風機，避免風機變頻調速運行時恰好調在“喘振”區；2）在滿足生產需求的前提下，適當的調高或者調低風機的轉速，從而使風機Q-H曲線中的不穩定區域變小，減少“喘振”現象發生的機率。

3 加藥系統

3.1變頻調速技術在加藥系統中的應用

在水廠中，加藥系統主要有兩部分，即制作攪拌系統和投加系統。混凝劑的投加也需要根據不同的條件實時的進行調節，比如說進水的水量以及水質等。利用變頻調速技術輸出頻率范圍寬（0Hz~200Hz）的性能高于工頻運行的特點，使投加混凝劑計量泵、投加石灰螺桿泵、加石灰給料機等的投料量變化范圍變寬，更加適應生產過程中藥量投加量的變化，從而有效的降低投加過程中混凝劑的損耗。比如在混凝劑的投加控制時，采用進水流量作為調節依據，利用變頻器調節計量泵的轉速，以混合水的SCD值的反饋量比例積分為依據，調節計量泵的沖程，形成一個二者相互作用的調節系統。

3.2變頻調速技術在加藥系統中的實現

經過在一些水廠的實際應用，變頻調速技術在加藥系統中的應用的到了很好的實際效果：1）在節能降耗方面的效果明顯，設備運轉正常，節電率可達30％~40％；2）水廠濾池出水的水質明顯的到改觀，符合相關規定的要求；3）混凝劑的使用量明顯降低，節省率達到25％~40％；4）整個水廠的自動化水平提案高，整個系統運行穩定，且故障率降低；5）生產成本降低，環境保護方面的到很大改善。

總之，變頻調速技術在水廠中的應用，不僅解決了傳統水廠生產中供水系統在運行中流量和水壓變化大、設備啟動頻繁帶來的設備維修及耗電量大的缺點，還使水廠生產成本大大降低，節能減排方面效果明顯。變頻調速技術在水廠中擁有廣闊的應用前景。

參考文獻

[1]申智.變頻調速技術在供水系統中的應用.煤炭工程，2010(3).

[2]趙相賓.我國變頻調速技術的發展及應用.變頻器世界，2003(7)：4-8.