利用變頻器實現(xiàn)恒壓供水的改造

陳幼安

摘要：實現(xiàn)恒壓供水，我們決定，增加變頻器控制供水系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：變頻器恒壓供水

0引言

我司原先設計的生活供水系統(tǒng)的是水泵壓差控制，高于設定壓力停止，低于設定壓力啟動，用水量的不平衡，導致水泵啟停頻繁，對水泵的使用壽命和節(jié)能都沒有好處，并且在洗澡時，應冷水供應不穩(wěn)定造成水溫一時冷，一是熱，因此，我司決定對供水系統(tǒng)進行改造，實現(xiàn)恒壓供水。

1系統(tǒng)分析

滿足恒壓供水，歸根到底是控制水的流量一當供水能力大于用水需求時，則系統(tǒng)壓力升高；當供水能力小于供水需求時，系統(tǒng)壓力降低；當供水能力等于供水需求時，系統(tǒng)壓力不變。從上面我們可以得出結(jié)論：供水能力與用水需求之間的矛盾就反映在流體的壓力變化上。壓力可以作為控制流量大小的參變量，保持供水系統(tǒng)中壓力的恒定，就能保證系統(tǒng)的供水和用水的平衡。我們決定，增加變頻器控制供水系統(tǒng)。

2設計控制電路

電路介紹：

2.1變頻器供電開關(guān)SBl和SB2通過接觸器KM進行控制，變頻器內(nèi)部報警繼電器的動斷觸點(Ta—Tb)與KM線圈串聯(lián)，當變頻器故障跳閘時，KM立即使變頻器脫離電源。

2.2變頻器的運行采用自鎖控制方式，通過功能預設，使端子X1成為自鎖控制端。按下SB3，變頻器開始運行，并自鎖：按下SB4，變頻器停止運行。

2.3變頻器跳閘后的聲光報警當變頻器因故障而跳閘時，其報警繼電器的動合觸點(Ta—Tc)閉合，報警指示燈HL1和報警電鈴HA1同時發(fā)出報警信號。同時繼電器KA線圈得電，其觸點自鎖，使變頻器斷電后，聲光報警系統(tǒng)還保持通電，直至操作人員來按下SB3時為止。

2.4壓力的上下限報警信號端子0C1和0C2分別預置為壓力的上、下限報警輸出。

3系統(tǒng)的工作過程

圖2是變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)在正常工況下的PID調(diào)節(jié)過程。圖A是管道內(nèi)流量Q的變化曲線：圖B是供水壓力P的變化曲線：圖C是管道內(nèi)流量發(fā)生變化時，PID的調(diào)節(jié)量△PID，△PID只是在壓力反饋量X_F與目標止X_T之間有偏差時才出現(xiàn)。無偏差時△PID=0：圖D使變頻器輸出頻率f_x和電動機轉(zhuǎn)速nx的變化曲線。

穩(wěn)態(tài)運行：水泵供水能力和用戶的用水需求平衡，供水壓力P穩(wěn)定不變。反饋信號X_F與目標信號X_T幾乎相等(X_F—X_T)，PID調(diào)節(jié)量為0，電機在f_x下勻速運行。圖示的0-t₁段：

用水流量增加：當用戶用水流量增大，超過了供水能力，水壓P下降，XF減小，合成信號(X_T—X_F)增大，△PID為正，變頻器的輸出頻率f_x和電機的轉(zhuǎn)速nx上升，使供水能力增大，壓力回升。圖示的t₁—t₂段。

當壓力恢復到目標值時，PID的調(diào)節(jié)量減小為0，變頻器的輸出頻率f_x和電機的轉(zhuǎn)速n_x不再上升，供水系統(tǒng)處于新的平衡狀態(tài)。如圖示的t₂t₃段。

用水量減少：用戶用水量減少時，供水能力大于用水能力，供水壓力上升，反饋信號XF增大，合成信號(X_T-X_F)減小，△PID為負。變頻器的輸出頻率fX和電機的轉(zhuǎn)速n_x下降，供水能力下降，壓力回落。如圖示的t₃-t₄段。

4暫停功能

因夜間用水相對較少，水泵的功率較大，長期處于工作狀態(tài)，會導致能源的浪費。為節(jié)約能源，當用水量基本上沒有時主泵暫停(睡眠)，在管路系統(tǒng)中增加氣壓罐來維持管網(wǎng)的壓力。當用水增多時，令主泵中止暫停(喚醒)。

確定暫停的條件①主泵已經(jīng)在下限頻率運行，但管網(wǎng)的壓力仍超過上限值PH。②管網(wǎng)壓力超過上限值的時間超過了確認時間td，因為用水時間往往是不固定的，有短時間超過上限的情況發(fā)生，屬偶發(fā)性超壓(超壓時間小于td)，不必暫停。

只有當超過上限壓力的時間較長，大于確定時間td時，變頻器才使主泵電機暫停運行，由氣壓罐來維持管網(wǎng)壓力，如圖3。當管網(wǎng)壓力低于下限值PL時，說明用戶用水量又增加了，依靠氣壓罐難以維持壓力，變頻器將終止暫停，重新啟動水泵(喚醒)，如圖4。自我司生活用水系統(tǒng)改造以后，原先每月該22Kw的水泵用電量約為12000度電，減少為每月用電量約10500度，每月節(jié)約用電1500左右。全年能節(jié)約用電18000度。