淺談變頻在給排水中的應(yīng)用

沈佳

摘 要：隨著變頻調(diào)速技術(shù)的不斷發(fā)展，變頻技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，在給排水工程中也有所應(yīng)用，變頻在給排水方面的應(yīng)用需要多方面提高注意，本文將就變頻在給排水方面的應(yīng)用進(jìn)行相關(guān)討論。

關(guān)鍵詞：變頻；給排水；污水處理；應(yīng)用；完善

0 引言

隨著變頻技術(shù)的發(fā)展，變頻技術(shù)在給排水方面的應(yīng)用也越來越廣泛和成熟。其基本原理是將壓力、液位等信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳輸給PLC等變頻控制系統(tǒng)，經(jīng)過邏輯處理控制變頻器輸出頻率，同時(shí)將設(shè)定信號(hào)與實(shí)際信號(hào)比較，調(diào)節(jié)水泵等設(shè)備的轉(zhuǎn)速。在城市供水、污水處理等給排水工程中，系統(tǒng)節(jié)能尤為明顯，因此變頻技術(shù)是在這方面的廣泛應(yīng)用是一種趨勢(shì)。

1 給排水中變頻應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

變頻調(diào)速對(duì)于恒壓供水和調(diào)節(jié)閥門工作來說相比恒壓供水方式具有更好的節(jié)能效果，和傳統(tǒng)的供水方式相比變頻調(diào)速具有很多方面的優(yōu)勢(shì)，其中包括水泵啟動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)電流可以進(jìn)行有效的限制，能夠避免啟動(dòng)時(shí)瞬間電流的增大對(duì)電網(wǎng)的沖擊力度，給排水變頻應(yīng)用能夠降低閥門的開閉頻率和泵的平均轉(zhuǎn)速，這就減少了磨損，從而延長(zhǎng)了配件壽命，更好的保證了供水要求。

變頻供水設(shè)備的變頻器能夠?yàn)殡姍C(jī)提供電源，這種電源是可變頻率的形式，能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的無極調(diào)速，保證管道水壓的連續(xù)變化過程，傳感器的主要工作和任務(wù)就是對(duì)管道的水壓力進(jìn)行檢測(cè)，壓力的具體設(shè)定要根據(jù)用戶需求來確定，從而滿足用戶期望水壓值，壓力設(shè)定的信號(hào)以及壓力的反饋信號(hào)可以通過變頻器進(jìn)行可編程控制器的設(shè)定，通過內(nèi)部PID的程序進(jìn)行計(jì)算和處理，從而輸出對(duì)變頻器的指令要求，變頻器對(duì)轉(zhuǎn)速給定信號(hào)接收之后進(jìn)行工作，通常來說供水設(shè)備設(shè)置1～3臺(tái)水泵，1～2臺(tái)工作，1臺(tái)備用，在供水設(shè)備的應(yīng)用中常用的是采用一臺(tái)變頻泵，供水設(shè)備的工作流程：供水設(shè)備供電開始準(zhǔn)備工作，對(duì)變頻泵進(jìn)行啟動(dòng)，啟動(dòng)之后待管水壓達(dá)到壓力預(yù)設(shè)值之后，通過變頻器的輸出，穩(wěn)定變頻器輸出數(shù)值，用水量的不斷增加會(huì)造成水壓的降低，傳感器通過信號(hào)的反饋進(jìn)行控制器和PID調(diào)節(jié)器的控制，可編程控制器通過對(duì)用水量的控制提高變頻器的輸出頻率，從而使高水泵的轉(zhuǎn)速不斷的提高，水壓在這種情況下就會(huì)持續(xù)上升，變頻器的輸出頻率逐漸提高到最大之后，如果仍不能保證管道水壓，可編程控制器就會(huì)發(fā)出控制信號(hào)，直接啟動(dòng)另一臺(tái)工頻泵同時(shí)工作，這時(shí)候變成控制器重復(fù)上述過程仍舊對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析和反饋，從而控制變頻泵的轉(zhuǎn)速，相反，當(dāng)用水量減少時(shí)，變頻器的輸出功率逐漸降低，當(dāng)達(dá)到最小值之后將會(huì)自動(dòng)減少一臺(tái)工頻電機(jī)的工作。這種變頻控制的應(yīng)用更好的提高了工作的效率、減少了人工投入。

2 變頻給排水應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

變頻器的負(fù)載類型；如離心泵或軸流泵等，特別注意負(fù)載的性能曲線，性能曲線決定了應(yīng)用時(shí)的方式方法，其中比較常見的問題主要有兩個(gè)；其一，一般的控制系統(tǒng)中水泵的啟動(dòng)停止和出口閥門的開閉是連鎖控制的，在離心泵啟動(dòng)時(shí)必須先開泵后開閥，而軸流泵啟動(dòng)時(shí)必須先開閥后開泵。其二，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)根據(jù)性能曲線和水泵實(shí)際流量，設(shè)定好變頻器輸出的最小頻率，同時(shí)最小頻率設(shè)定時(shí)也應(yīng)考慮電機(jī)散熱，避免同軸風(fēng)扇提供的風(fēng)量不足，燒壞電機(jī)。

2.1 變頻器與負(fù)載的匹配問題 變頻器對(duì)高速電機(jī)的驅(qū)動(dòng)工作中，由于高速電機(jī)具有電抗小、高次諧波增加等特點(diǎn)容易造成輸出電流值的不斷增大，因此高速電機(jī)變頻器的選型在容量的選擇中要選擇稍大的類型。

電流匹配：在離心泵的選擇上，變頻器的額定電流要與電機(jī)的額定電流相符合。

電壓匹配：選擇中要注意變頻器的電壓必須與負(fù)載額定電壓相符，避免負(fù)載運(yùn)行造成安全隱患。

特殊的負(fù)載情況，例如深水泵等需要對(duì)電機(jī)性能參數(shù)進(jìn)行考慮，保障最大電流能夠承受變頻器電流和過載情況。

轉(zhuǎn)矩匹配：這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速裝置時(shí)有可能發(fā)生，需要充分重視。

2.2 變頻器長(zhǎng)電纜運(yùn)行 在變頻器的運(yùn)行過程中，如果要采用長(zhǎng)電纜的運(yùn)行方式要充分考慮到長(zhǎng)電纜對(duì)地耦合電容的影響因素，針對(duì)現(xiàn)象采取措施抑制影響，為了避免變頻器的出力不足，要在變頻器的容量選擇上擴(kuò)大一些或者采取安裝輸出電抗器。

2.3 其他情況 通常情況下，當(dāng)一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)候，變頻器的配用選擇只要與電動(dòng)機(jī)容量符合就能安全運(yùn)行，一臺(tái)變頻器兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的情況下，原則上來說只要能夠符合電動(dòng)機(jī)容量之和就能運(yùn)行，但是不同的是兩臺(tái)水泵的全速共適量在高峰負(fù)載時(shí)的用水量是有很大不同的，這就需要對(duì)變頻器的容量適當(dāng)減少，另外，在高溫、高海拔等特殊地區(qū)，在變頻器的選擇上要進(jìn)行放大一檔的選擇。

3 變頻在污水處理中的應(yīng)用

3.1 變頻器信號(hào)選擇 一般污水處理裝置對(duì)管道水壓控制要求幾乎沒有，而對(duì)水池的液位控制要求很高，因此PLC收到的信號(hào)一般都為水池的液位反饋信號(hào)。應(yīng)當(dāng)注意，恒液位控制和恒壓力控制相反，但只要改變PLC中相應(yīng)的PID程序或改變PID調(diào)節(jié)器設(shè)置即可。

3.2 變頻器頻率輸出范圍 污水泵設(shè)計(jì)是按工頻運(yùn)行時(shí)設(shè)計(jì)的，由于用了變頻技術(shù)及微機(jī)技術(shù)的智能控制，因此可以使污水泵運(yùn)行的轉(zhuǎn)速隨反饋信號(hào)的變化而變化，最終達(dá)到恒液位或恒壓控制的目的。但是，由于污水泵的種類繁多，工作環(huán)境也相差甚大，因此在設(shè)定變頻器輸出頻率時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水泵實(shí)際流量和電機(jī)散熱情況而定。

3.3 變頻技術(shù)的優(yōu)勢(shì) ①節(jié)能減耗。污水泵消耗功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比，即P=Kn3。P為污水泵消耗功率；n為污水泵運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速；K為比例系數(shù)。實(shí)踐證明，使用變頻設(shè)備可使水泵運(yùn)行平均轉(zhuǎn)速比工頻轉(zhuǎn)速降低20%，從而大大降低能耗，節(jié)能率可達(dá)20%～40%。②解放生產(chǎn)力。污水處理裝置中污水泵在使用了變頻器以后，系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，是一種閉環(huán)控制環(huán)節(jié)，每日可設(shè)定多段液位運(yùn)行，以適應(yīng)液位的需要。不需要頻繁地開閉閥門，不但免去了許多煩瑣的人工操作，提高了污水處理平穩(wěn)性，并使系統(tǒng)始終在一種節(jié)能狀態(tài)下運(yùn)行，檢修次數(shù)大幅降低，同時(shí)又增加了設(shè)備的使用壽命，解放了生產(chǎn)力。

4 結(jié)語

綜上所述，變頻技術(shù)的不斷發(fā)展促進(jìn)了給排水工作的效率，對(duì)供水工作以及污水處理工作都有所推進(jìn)，但是在應(yīng)用過程中還是需要一些細(xì)節(jié)得到注意，從而更好的完善給排水工作中變頻技術(shù)的應(yīng)用，滿足供水需求，促進(jìn)社會(huì)和諧有序的發(fā)展。

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