機電一體化在供水系統的應用

摘 要：供水系統的建設中，使用機電一體化，對水泵電機的速度進行調整，保證管網水壓恒定。此方法是現在常用的供水系統施工技術。本文對機電一體化進行簡單的介紹，重點闡述了在供水系統中的應用方法：先講述了機電一體化在供水系統中的構造，主要由微機控制器進行數據的自動化調整，并向變頻器下達指令，完成供水過程。然后通過變頻調速技術，對水泵的使用進行講解，保證整個供水系統運行的最佳化。

關鍵詞：機電一體化;供水系統;變頻調速

凈水廠供水系統中，水泵是主要供水部件，可以為人們生活和工作提供足夠的水量，傳統供水系統中，水泵的使用不但令電能有所增加，水資源還浪費嚴重。隨著技術的發展，摒棄傳統供水水泵的使用，增加機電一體化，結合人們對水量的要求，調節水泵轉速，減少電能的使用，提升水資源利用率，實現水資源的長久使用。

一、機電一體化介紹

機電一體化包括：計算機技術、電機泵、變頻技術，在供水系統中的運用，其中最重要的是使用變頻器，調節水泵電機的速度，保證供水壓力的穩定。目前在供水系統的建設上，是一種行之有效的方法，代替傳統建筑供水系統中水箱和水塔的運用，滿足人們使用水量和供水壓力的需求，為管網提供恒定壓力，提升供水提供工作的節能水平。[1]機電一體化中變頻調速器有濾波電路、GTR、整流電路等組成。380V工頻三相電源，經變頻器的轉變，變為逆變器，并經過SPWM電路控制，最終輸出一個正弦波的等效波形電動機，調節電壓，保證供水系統電壓恒定。

供水系統中，使用機電一體化的優勢有很多，主要有：操作比較簡單;通過顯示屏顯示相關具體數據，直觀向工作人員展示運行參數;檢修和維修相對簡單，可以快速進行維修;功能較多，可以結合供水系統需求，科學組合;具有一定轉差補償功能，調整機電設備數據，保證供水穩定;和計算機連接，可以令技術人員有效掌握有關數據;自動增加或減少供水速度，減少電機啟動和減速裝置，提升工作效率。

二、機電一體化在供水系統中的應用

我國城市供水泵站的工作，隨著城市居民對水量需求的變化而發生變化，在小區水站供水時，需要結合居民生活規律，進行供水系統的調節，如居民在早上和晚上需水量增多，日常工作時間在公司，沒有用水需求。供水系統供水時就要針對此規律進行，通過機電一體化的應用，有效調整水泵供水速度，降低資源浪費，機電一體化中的變頻調速就是現在最高效的設備，

從圖中可知，由微機控制器進行調配，當壓力傳感器將供水系統中的壓力信號，傳輸到微機控制器中，微機發出控制指令，改變變頻器輸出頻率，控制水泵機組中相關設備工作，如調整水泵工作轉速。此時結合人們對水資源的需求，設置管網壓力值，最終產生閉環自動調節系統。此系統中最主要的是控制器發出指令環節，為了提升發出指令的準確性，需要使用現代最先進的計算機系統，令其內部建立波形發生器，對外輸出準確的信號，產生環節跟蹤電機的相應轉速。還可通過有功電流，對實際工作情況進行檢測和調節，實現電機轉速自動化調整。

當建筑或者小區中對水需求增加，或者是在早晚用水高峰期，為了保證供水穩定，可以使用兩臺主泵電機，循環切換工作，還可再加入輔助電機，工作流程如右圖。圖中1#和2#泵為主泵，在供水系統中循環切換啟動，3#為輔助泵。實際工作時，1#水泵先運行，利用管網壓力傳感器轉變水壓信號，然后再輸送到微機控制器中，和預設值進行對比，輸出最精確的數據后，控制機電一體化設備頻率輸出，調整電電機和水泵的轉速。當1#變頻泵工作時，額定轉速中管網供水壓力小于設定值時，1#泵中自動轉換至標準工頻，待需水量大時，2#泵進行工作;當需水量減少時，管道壓力和預先設計值不相符，2#泵頻率逐漸下降，直到停止運行，由1#泵單獨工作。按照上述順序進行設計，最終實現供水系統自動恒壓供水。此計劃的實施，需要注意3#泵的運用。如果建筑或者小區中用水量變化與水泵供應量不符，1#和2#泵同時處于變頻超低速運行，不是最好的選擇，此時輔助泵就起到了作用，待兩個主泵在工作中，變頻速度低于一定程度后，即可自動停止工作，由輔助泵進行工作。當供水量增加時，1#和2#泵逐漸恢復工作狀態，為了減少水泵工作中出現震蕩性停止和開啟的情況，可以將1#和2#泵和輔助泵中，安裝定時器，控制水泵工作時間，一般情況下，水泵最低變頻率設置為30HZ，輔助泵功率的選擇結合供水系統中的用水量。

如一小區中有居民450人，該小區使用三臺水泵工作，兩個功率為5.5kW，一個水泵3kW輔助水泵，供水時，結合居民用水量調整水泵工作數量，如平時開啟一臺，用水量大時開啟兩臺。通過機電一體化中的變頻調速技術，耗能小，平均一天只消耗35kW·h。[2]機電一體化在供水系統的運用，是科學技術發展的必然趨勢，其中變頻調速技術，已經得到建筑工程中使用人員的廣泛使用，可以有效的解決水資源，令整個控制系統更加便捷和完善，降低成本輸出，做到節能化管理。

三、結論

綜上所述，建筑或者小區中供水系統的建設，使用機電一體化，可以有效的解決水資源的自動化控制和節能問題。其中變頻調速技術，在國內范圍內，都處于領先水平，在供水系統中的運用，有很高的價值，減少水資源的浪費，促進能源的可持續發展。

參考文獻：

[1]魯鋒.變頻調速技術在旋流井系統中的節能應用[J].節能，2019，38（02）：59-61.

[2]鐘克.機電一體化技術在醫院后勤管理中應用的重要性[J].自動化應用，2018（04）：155-156.

作者簡介：王學林（1965-），男，漢族，山東陵縣人，本科，高級工程師，研究方向：電氣、供排水、機械工程。