變頻恒壓供水技術在水廠的應用

【摘要】隨著科技的發(fā)展，社會的進步，供水作為國民經(jīng)濟基礎的產(chǎn)業(yè)，所處的地位越來越受到重視。對于水廠而言，變頻恒壓供水系統(tǒng)有著極其重要的作用，其供水裝置的技術具有運行穩(wěn)定、節(jié)能的特點。該系統(tǒng)主要由編程控制器、變頻器，以及壓力傳感器等設備組成，本文主要對變頻恒壓供水系統(tǒng)的應用。

【關鍵詞】變頻恒壓；水廠供水；應用；分析

目前，在城市居民的用水調(diào)查中，城市居民的用水質(zhì)量較以往而言都有了大幅度的提高，與此同時，有些城鎮(zhèn)或城鄉(xiāng)地區(qū)的供水質(zhì)量仍處于滯后狀態(tài)，仍然需要質(zhì)的提高。隨著科技的發(fā)展，當下的供水技術也有了明顯的提高。變頻恒壓供水系統(tǒng)是通過恒壓控制的核心技術，該技術是通過檢測給定的水壓值與供水管道中所輸送水壓力值比較從而控制變頻器的輸出頻率來進行調(diào)節(jié)，通過實時的調(diào)節(jié)控制水泵電機的轉速，穩(wěn)定供水管道中的壓力。變頻調(diào)速供水系統(tǒng)還可以降低水泵電機啟動時的沖擊電流，在一定的基礎上可以延長水泵的使用壽命，其具有一定的科學性和節(jié)約性。

1、變頻恒壓供水系統(tǒng)的應用

1.1主要以加壓泵站的變頻恒壓供水系統(tǒng)。針對小區(qū)用水、廠區(qū)用水、建筑民房用水或城鄉(xiāng)加壓泵站等用水單位都是加壓泵站的變頻恒壓供水系統(tǒng)的應用范疇，這種供水方式具有功率較小的特點，通常都控制不超過140KW，其組成相對比較簡單。但是因為其所涉及到的范疇主要為居民用水、廠區(qū)供水以及城鄉(xiāng)加壓泵站等用水戶，所以其供水的重要性是目前國內(nèi)重要的研究對象。

1.2主要以供水廠為主的變頻恒壓供水系統(tǒng)。在很多中小供水廠或輔助供水的水廠，變頻恒壓供水系統(tǒng)也有著重要的作用，這類變頻供水系統(tǒng)的電機功率通常在130KW到300KW之間，工作電壓為220伏特或380伏特。

1.3大型供水廠的變頻恒壓供水系統(tǒng)。該類變頻供水系統(tǒng)主要應用與城市的大型供水廠，具有功率大，工作強度大，高壓變頻等特點，其一般的工作電壓都超過了300KW。所以該系統(tǒng)對變頻器和控制器的要求相對前幾類都要高很多，因為要滿足高強度的工作需要，僅憑國內(nèi)自主研發(fā)的的變頻恒壓供水系統(tǒng)還不能滿足正常工作的需求，所以會引入國外的生產(chǎn)的高壓變頻恒壓供水器。因為生產(chǎn)的性質(zhì)不同，每一種恒壓變頻供水系統(tǒng)的工作特點也有著本質(zhì)的差異，故而在實際的工作中，不能完整的通用工作。

2、變頻恒壓系統(tǒng)的工作原理

2.1控制原理

變頻恒壓系統(tǒng)主要是由變頻器、壓力變送器以及所給定的值組成的一個穩(wěn)定的閉環(huán)系統(tǒng)。其可以通過所給定的電位器來確定供水管道的壓力，然后系統(tǒng)就根據(jù)所給定了的壓力和反饋所得到的壓力差值進行PID和DTC運算，變頻器再輸出不同的電壓和不同頻率的電源來驅動睡泵電機的工作，從而改變水泵的工作來確定水流量，使得供水管道內(nèi)的壓力恒定。下圖為變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制原理圖。

2.2變頻恒壓系統(tǒng)的接線原理。下圖是變頻恒壓控制柜的接線原理圖

2.3變頻恒壓供水系統(tǒng)的運行

2.3.1生產(chǎn)安全。變頻恒壓供水系統(tǒng)的整體運行狀態(tài)雖然實現(xiàn)了系統(tǒng)的自動控制和節(jié)能的目的，與此同時也出現(xiàn)了問題，要完善系統(tǒng)的工作首先就要做到安全生產(chǎn)。在變頻恒壓供水系統(tǒng)的運行中，不僅要能夠穩(wěn)定地控制所有供水管道的壓力，還要能夠滿足實際生活用水需要，做到供需平衡，同時也確保安全運行，如此一來，還減少了工作人員的工作強度。在系統(tǒng)的設計和管理中，還需要擁有健全的保護措施，確保偶然出現(xiàn)的管道過載，壓力過大，接地等問題不出現(xiàn)問題，系統(tǒng)能夠正常運行。

2.3.2節(jié)能運行。一般情況下，用戶的用水量是處于不斷變化的，所以出現(xiàn)對水的需求量較小的時候，變頻器可以控制降低水泵的電機轉速來適應水的需求量，這樣可以帶來較好的節(jié)能效果。

3、變頻系統(tǒng)中水泵的調(diào)節(jié)方式

在變頻恒壓供水系統(tǒng)中，水泵是最基本的組件，所以水泵的有效調(diào)節(jié)關乎到系統(tǒng)的安全運行。一般情況下，水泵的工作情況取決于環(huán)境的情況和其使用的條件。在對水泵的調(diào)節(jié)過程中，往往會帶來一定的能源浪費，所以仍需要提高對水泵的調(diào)節(jié)形式。把能源消耗降低到最小，目前水泵的調(diào)節(jié)形式主要有變速和恒速調(diào)節(jié)兩種形式。

3.1變速調(diào)節(jié)

3.1.1液力耦合器。此類調(diào)節(jié)主要是水泵通過耦合器進行變速的控制，其特點為轉速比越小，控制的程度就越高，但效率也比較低。

3.1.2電磁離合器。此類調(diào)節(jié)具有較高的安全性，只需確定工作中是處于絕緣狀態(tài)就可以達到長久的安全工作，初次之外，其裝置不需要過高的容量，結構簡單，成本低，而且容易操作應用；但是在工作的過程中調(diào)速和反應比較慢，有較強的噪聲污染，還會有一定的轉差損耗。

3.2恒速調(diào)節(jié)

3.2.1動葉調(diào)節(jié)。此類調(diào)節(jié)的運行需要在變頻恒壓系統(tǒng)中的水泵結構中安裝動葉結構，傳統(tǒng)的液壓技術調(diào)節(jié)方式主要應用于大型的工作水泵中。此類調(diào)節(jié)相對其他調(diào)節(jié)來說比較穩(wěn)定，而且可以實現(xiàn)大范圍內(nèi)的高效調(diào)節(jié)。但是該類調(diào)節(jié)的系統(tǒng)相對來說比較繁雜，自動化調(diào)節(jié)能力不高，且從經(jīng)濟的角度來說，投資較高，所以適用于較大型的供水站。

3.2.2節(jié)流調(diào)節(jié)。節(jié)流調(diào)節(jié)與動葉調(diào)節(jié)有所區(qū)別，其調(diào)節(jié)的關鍵需在水泵的出水口處安裝閥門。通過調(diào)節(jié)改變開口的大小來實現(xiàn)水流量的控制，實現(xiàn)真正的節(jié)流控制。其在工作中，當開度的大小發(fā)生改變時，會引起水流的揚程也發(fā)生改變，從而達到調(diào)節(jié)控制的目的。這類調(diào)節(jié)方式較為簡單，具有一定的可靠性，投資成本低。但是其能源的損耗量比較高，主要應用于離心泵作業(yè)的供水廠。

4、變頻系統(tǒng)出現(xiàn)的問題

4.1電流相間不平衡。在系統(tǒng)啟動的過程中電機的電流容易出現(xiàn)相間不平衡情況，變頻器正常工作情況下相間的電流之差在幾十安培到一百安培之間。倘若變頻器的長時間在高溫的環(huán)境中工作，就會對逆變器的工作性能產(chǎn)生嚴重的影響，從而產(chǎn)生畸變的電壓波形，以致使電機工作中的相間電流出現(xiàn)不平衡情況。出現(xiàn)此類情況主要原因是系統(tǒng)的散熱效果不好，所以應該加強系統(tǒng)的散熱效果和系統(tǒng)冷卻效果。

4.2直流母線電壓脈動分析。主電源缺相、熔斷器被燒斷以及整流橋內(nèi)部的故障都可能是導致中間電路直流母線電壓脈動出現(xiàn)問題的主要原因?？梢约友b一臺進線電抗器在變頻器的電源的進線側來避免出現(xiàn)這類情況。但是這種方式仍存在問題，不能完全地解決問題。如果出現(xiàn)高次的諧波，同樣也會導致進線電源的波形失真。

結束語

總而言之，目前情況下的供水產(chǎn)業(yè)仍然需要完善變頻恒壓供水系統(tǒng)的配置屬性，完善和加強技術的改革，以更節(jié)能更高效的工作方式來作為追求的目標，才能確保供水的質(zhì)量和經(jīng)濟利益共同發(fā)展。

參考文獻

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