自來水廠變頻供水自動控制系統應用研究

王　巋內蒙古自治區呼倫貝爾市扎蘭屯市自來水公司，內蒙古呼倫貝爾　162650

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自來水廠變頻供水自動控制系統應用研究

王巋
內蒙古自治區呼倫貝爾市扎蘭屯市自來水公司，內蒙古呼倫貝爾162650

摘要隨著社會經濟的快速發展，供水系統的發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。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的發展，本文對自來水廠變頻供水自動控制系統應用進行了分析。

關鍵詞自來水廠；變頻供水；自動控制系統；應用

我國對城市水工業系統給予了高度的重視，隨著科學技術的不斷發展，變頻供水自動控制系統已經被廣泛的應用在自來水廠的供水系統中。自來水廠變頻供水自動控制系統是非常重要的，在應用前應該對該系統進行詳細的了解，掌握變頻供水自動控制系統的技術與原理，從而促進自來水廠變頻供水自動控制系統的發展。

1　變頻供水自動控制系統

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

2　變頻節能技術

在自來水廠變頻供水自動控制系統中，應用較為廣泛的就是變頻節能技術。變頻節能技術的主要元件就是變頻器，通過變頻器能夠對電機進行頻率的切換，從而實現水量與水壓的控制，降低自來水供水系統的電耗。隨著社會經濟的快速發展，自來水廠的供水系統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能夠結合用戶在不同季節、時段的用水需求量對供水水壓與頻率進調整，從而實現自來水廠變頻供水的自動控制。

3　系統控制及原理

在自來水廠變頻供水自動控制系統中，應該對供水工藝的要求進行明確。在變頻系統起動時，應該先將水泵打開，之后將閥門打開。變頻系統停止時，應該先將閥門關閉，之后將水泵關閉。對于自來水廠變頻供水自動控制系統而言，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，為變頻調速器進行充容充電，一段時間后電機能夠通過變頻調速器進行起動，一般時間為15s，電動閥門在25s后即能夠自動開啟。其次，在變頻供水系統自動控制運行時，能夠借助于PID調節器將處理后的壓力變送器信號傳入到變頻調速器中，從而對水泵轉速進行有效的控制，實現水網壓力的調節。最后，關泵。將電動閥門關閉后，能夠使得變頻調速器、電機進行自動關閉，主交流接觸器經過10s后也能夠主動斷開。

4　自來水廠變頻供水自動控制系統應用

在自來水廠變頻供水自動控制系統中，硬件系統是非常重要的，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?？刂齐娐芬彩欠浅Ｖ匾?，主要的控制核心為PLC，在自來水廠變頻供水自動控制系統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中，軟件部分主要包括了變頻器參數、PLC控制程序框圖等。自來水廠變頻供水自動控制系統使用變頻器的參數設定主要是由系統控制參數進行決定的。在進行系統參數控制時，應該對一級泵站清水池的低水位與高水位進行設定，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定，分別為0.3MPa、0.45MPa以及0.5MPa。在進行系統的變頻器參數設定時，應該結合自來水廠變頻供水自動控制系統的控制參數的設定進行。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屬于順序控制系統，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　循環變頻軟起動技術

5.1循環變頻原理

啟動系統后，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，所達到的頻率和設定的停泵頻率相一致時，自動控制系統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，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，通過變頻將電網輸送的50HZ交流電整流轉換為直流電，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電網交流電與變頻器輸出交流電的相位、頻率有所差異的現象。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。在大多數自來水廠變頻供水中，一般需要先斷開變頻器側接觸器，經過一段時間后再閉合旁路側接觸器，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。但是不管采用什么樣的方式進行調整，都會使得電機進行工頻切換時存在較大的電流。結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進行檢測，主要是對變頻器輸出側與電網的相位、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　結論

綜上所述，變頻供水是實現有效節能供水的一種方式。變頻供水自動控制系統是自來水廠的核心，通過變頻調速能夠對水壓、水量等進行有效的調節，從而降低電耗。為促進自來水廠變頻供水自動控制系統的發展，需要對變頻供水自動控制系統進行了解，明確其運行的原理，同時加強對循環變頻軟起動技術的控制。

參考文獻

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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，內蒙古自治區呼倫貝爾市扎蘭屯市自來水公司。