變頻調速在恒壓供水系統中的應用

劉珺蕙 王 鵬

(西安交通工程學院，陜西 西安 710300)

1 恒壓供水系統中變頻調速應用的優勢

首先，和以往的供水系統相比，變頻恒壓供水可以實現全天24h對恒定壓力進行維持。同時結合壓力信號對備用泵實現自動啟動，對壓力進行無級調整，且供水的質量良好，不會對管網造成破裂，也不會在開水籠頭時產生共振問題。

其次，變頻調速恒壓供水的運用會使過去壓力罐以及高位水箱等供水設備被取代，不但可以使占用的空間與資金得以節約，也會防止頻繁對泵進行啟動和停止，能夠在額定的電流中限制起動平滑和起動電流，進而防止起動時給電網造成沖擊。

再次，恒壓供水系統中變頻調速的應用會降低電機水泵啟動所造成的沖擊，提高電機水泵使用的時間。同時還會防止以往供水時起動與停機時所產生的水錘效應和以往供水系統里所存在的水壓不穩定、水質被污染，與衛生標準不符等問題。

最后，恒壓供水中變頻技術的應用，能夠讓系統結合用戶用水的實際數量，自動做出檢測，從而通過對電機轉速進行控制而實現節能的目標。同時，還防止水塔供水在無人的情況下，總存在單個泵運行的問題，而使人力和物力得到了極大地節省。此外，變頻恒壓供水能夠讓多泵循環運動作用得以實現，而使電機水泵使用時間被延長。加之變頻恒壓供水系統所具有過載、過流以及短路保護等作用，可以確保系統可靠運行。

2 變頻調速在恒壓供水系統中的節能原理

當流量處于穩定的狀況時，恒壓供水系統當中的水泵額定轉數幾乎也是比較恒定的，在此狀況下是無需進行變頻調速的，也無需對水泵的運轉速度進行改變。然而從居民實際生活中的晝夜用水情況來看，是具有較大差異的。在夜間，其用水的需求量和白天相比明顯較少，當利用閥門對水泵運轉進行調節時，就會存在很多的能量因為在管阻系統中而白白浪費。假如在恒壓供水系統里采用變頻調速技術，就能夠當用水量需求較小時將水泵的轉速降低，從而使水泵在運轉過程中的能耗減少，實現節能。而在恒壓供水系統中應用了變頻調速技術之后，與之前未對變頻調速系統進行應用的供水系統相比，明顯具有良好的節能效果，正因為變頻調速系統在節能方面所具有的獨特優勢，變頻調速系統在我國的大多數居民區中的生活供水系統里得到了普遍地應用。

3 變頻調速在恒壓供水系統中的應用

3.1 變頻調速恒壓供水系統結構

下圖即為變頻調速恒壓供水系統的結構圖，從上面能夠看出，該系統包括一個PLC、三個水泵、一臺變頻器和壓力傳感器以及模擬量輸入與輸出單元。其中，壓力傳感器、模擬量輸入、輸出單元與PLC相組合，而構成了一個閉環反饋控制系統。在系統中，PLC可以控制各水泵的運行，也可以對運行水泵的臺數進行控制，從而實現對供水流量加以控制的目的。PLC中安置了PID調節器，可以對變頻器進行控制，進而調節變頻泵的速度，對供水流量進行控制。從PID調節器來看，如果用水需求量不多，管道的水壓就會增高，水壓的反饋信號就會相應地增強或減弱。此時，變頻器輸出電壓也會因為電路的管理和控制而相應降低，隨之電機轉數和供水流量也都會相應減小，使供水的壓力值降低。而如果供水壓力回到了恒壓供水系統所設置的數值，系統的用水量和供水量之間的平衡就會恢復，而變頻調速系統的輸出頻率就會得以穩定。而如果用水量變大，供水量不能與用水量相符，就會使水壓的反饋信號減弱，PID調節器的輸出信號則會相應變大，使電動機的轉速加快，水泵的供水流量增多，供水壓力值也相應提高，直至供水量與用水量兩者的平衡再次恢復。由此利用PID的調節，變頻器實現對電動機轉速的控制，而確保水泵的供水壓力保持恒定。

圖1 變頻調速恒壓供水系統的結構

3.2 變頻調速恒壓供水系統的控制原理

根據上圖可以看到，出水管網安置了壓力傳感器，由此傳感器就可以把出口搜集的壓力信號轉變為標準信號，而后再把信號傳輸給PLC的模擬量輸入端口，通過PLC的調節以及一系列的運算后，得出調節的參數進而發送到變頻器，再通過變頻器將運轉指令發送給水泵，從而滿足系統供水量，確保供水管網中的壓力與給定壓力值相符。如果一臺水泵無法滿足用水的需求量時，PLC就會依照實際的用水量對水泵是否需要增減進行調控，變頻器則會通過實時對水泵加以調速而實現恒壓供水。當供水負荷出現了改變時，輸入電動機的頻率與電壓都會隨之變化，形成閉環控制系統。另外，該系統的軟硬件具有較為強大和完善的功能，確保水泵在產生故障做出維修時，可以對備用水泵進行啟動而保證供水正常。

4 結語

總之，隨著我國科學的不斷進步，科學技術得到了較快的發展，生產和生活條件也發生了較大的改變，對與我們實際密切相關水資源的需求也越來越多。在恒壓供水系統當中變頻技術的運用因為具備供水質量好且節能的良好性能，受到了廣泛地認可?；诖?，我們應該正確地認識變頻調速系統在恒壓供水系統中應用的各方面優勢，對其節能原理以及應用原理充分了解，為廣大群眾提供質量良好的水資源，并在取得經濟效益的同時，獲得良好的社會效益。