變頻器的調速自動化在泵站恒壓供水系統中的應用和改造

周 潤 呂 慧

(東臺市堤東灌區管理處，江蘇 鹽城 224200)

水是生命之源，在人類的生產生活中起到重要作用。珍惜水源才能夠確保常規生活和生產運行，具備現實意義。現如今單位針對水位的檢測存在一些問題，會讓水源回水的數據存在失真問題，繼而形成一些危害。隨著變頻器在諸多行業的運用，變頻器為泵站恒壓供水的改造提供了諸多依據。針對變頻器在恒壓供水中的改造、應用分析如下：

1 變頻器恒壓供水專用的主要職能和特性

泵站供水系統主要供給機組的冷卻水和潤滑水。供水是由供水泵從蓄水池抽送至管網，對用水設備進行供水，回水經回水管流至蓄水池，漏水流入河道甚至泵房排水廊道。變頻器根據供水泵出水口的壓力傳感器的數值調節電源頻率，對水泵進行調速。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。透過壓力變送器、PLC組成閉環控制系統，遵照恒壓等原則，伴隨著用水量的轉變，儀表進行壓力采樣，而PLC則是展開邏輯運算，自動控制供水泵的轉速及臺數，最終實現自動化恒壓變頻供水。內置的液位傳感器比較容易檢測到蓄水池的液位，一旦檢測到水位比較低時，系統就會發出警告，停止運行。等到水位在規定值范圍內，則系統常規化運行。一旦管網壓力不夠的時候，變頻器就提高輸出頻率，水泵的轉速變快，供水量就會增加，使得管網的壓力合理上升，目的就是管控好變頻器的輸出頻率和電壓等，進而調節好變頻泵的運行速度，從而獲得恒壓變頻供水的目的。變頻器有過載電子熱保護器，一般會遵照使用者設置的電機電流參數進行熱保護，對供水形式和諸多電機電流參數一一設置，所以變頻器則是針對交替拖動的電機進行熱保護。除此之外，系統具備定時切換職能，能夠讓各個泵的工作時間合理均衡，避免泵銹蝕卡死，此外還有故障聲光報警職能、自定義供水壓力管控職能等。

2 變頻恒壓供水設備的工作原理和應用策略

2.1 變頻恒壓供水設備的工作原理

變頻恒壓供水設備的工作原理是利用供水泵為泵站中的各用水設備實現恒壓供水。通過壓力傳感器辨別到正常水壓時使用常用頻率供水泵為用水設備供水，一旦檢測到水壓不在規定值區域時，變頻器通過增減頻率達到恒壓供水。各機組的用水設備由常頻供水轉化為變頻恒壓供水，通過設置好壓力傳感器參數實現恒壓供水這一目的。與此同時運用壓力傳感設備，對供水泵出口處的水壓實行檢測，通過參數的設置，PLC辨別管控變頻恒壓直供水設備工不工作，保障水壓。等管網中水壓上升至規定的數值，變頻恒壓供水再次轉化為常頻供水，依次循環。

2.2 變頻恒壓供水設備的運用

恒壓供水的原理和用水設備的用水量掛鉤，所以供水時常會有不足或過剩等狀況。用水和供水彼此間的失衡會綜合反映在供水壓力上，也就是用多供少，壓力就會變低；用少供多則會讓壓力升高。維持恒定供水能夠實現用水、供水彼此均衡，最終提升供水質量。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，最終形成閉環系統。所以，想要確保水壓的恒定，就需要對管網的壓力進行檢測，運用PID運算之后，變頻器的輸出頻率合理調節，能夠讓管網供水恒壓。所謂PID調節器實際是變頻器內置的，也可以外加，關于變頻器的上限頻率設定往往是一種管網壓力極限信號，經由系統的變頻恒壓供水管控器控制電源頻率，實現對水泵的轉速調節。變頻恒壓供水管控器的具體信號也會經由水泵轉速的控制，調節其啟動和停止的臺數，使得管網的水壓被穩定在預設好的壓力值上，以保證供水泵的出水量和管網上的用水設備的用水量的一致，最終取得供水恒壓的效果。

2.3 恒壓供水系統的特性

第一是節電。合理的節能管控軟件，能夠讓水泵盡可能地達到節能運轉的成效。第二是節水。遵照用水實際設定好管網壓力，讓水泵的出水量實現自動化，盡可能減少漏水和回水，實現可靠運轉。經由變頻器達到泵的軟啟動效果，讓水泵能夠從原本的工頻轉化為變頻，并且保證無沖擊切換，避免了管網可能出現的沖擊和壓力超限或者管道破裂等問題。第三是聯網職能。運用全中文的工控組態軟件，實時監控所有的供水設備。可以累計各個單元的用電量和各個泵的出水量，提供各種形式的報表打印、用于分析和統計。第四是自我保護職能的完備。假若工作泵發生故障，向上位機傳遞報警信息，與此同時啟動備用泵，以維持供水的連續性。假若系統發生故障，工作人員能夠切換手動操作，實現供水保護。

3 變頻恒壓供水的改造系統的組成和運行成效

在改造上，按照用水量的大小自動調節供水泵投入數量，遵照變頻泵的調節從而達到對供水管網全流量的自動管控的目的。供水形式上，供水流量比常頻運行少時，變頻泵實現自動調速供水；待到用水流量增多的時候，變頻泵的轉速升高，通過變頻供水管控器切換成常用頻率運行。伴隨水流量的增多，并聯其他泵實現循環軟啟動投入。如果用水流量遞減，那么并聯泵則會遵照次序關閉泵并且退出，并聯泵退出的順序也是經由恒壓管控系統操控的。

3.1 系統的組成

選擇適當的水泵電機和變頻控制柜，實現一臺變頻管控柜對運用的水泵進行管控。常用2臺變頻器，一用一備。工作變頻器發生故障時備用變頻器自動投入運行，同時將信息傳遞給值班室。實現變頻調速之后的供水管控，系統通過壓力傳感器能夠實時對管網壓力進行監測，一經變頻器的內置PID調節之后，輸出頻率被合理調節，水泵的轉數被合理管控，最終實現管網的恒壓供水。

3.2 運行效果

有效改造供水泵電機以及添置變頻調速器之后，就能夠取得極好的節能效果。運用變頻調速恒壓供水技術之后，取得的成效極為可觀，具體展現在3個層面。第一層是改造之后的水泵，其出口壓力會恒定在最佳數值上，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。需要水量毫無變化的時候，供水泵的供水量會合理降低，減少了蓄水池補水、廊道排水和管道損壞維修等工作量。第二層是運用變頻調速恒壓供水技術之后，在充分滿足設備的用水需求的同時，極大提升節電率，每月的電能得以節省。按年來算實際能夠取得的經濟效益十分可觀，具備極為顯著的經濟效益。第三層是改造之后并不需要通過閥門的調整管控好壓力，如此能夠有效減輕工人的勞動強度。第四層是節省設備投資，且占地面積小。相較于別的供水形式而言，因為大致的設備僅僅是管控柜和水泵，因而有效節省了占地面積。

4 結束語

伴隨著電力電子技術的較快發展，變頻器運用在泵站恒壓供水的職能日漸增強。它充分運用變頻器存在的多種職能，合理設置變頻調速恒壓供水設備，在減少成本、確保產品的質量等方面都極具意義。它所具備的獨特的管控職能被廣泛地運用到了各行各業，也讓我國的泵站供水技術水準實現飛躍。