變頻調(diào)速技術(shù)在給水系統(tǒng)中的應(yīng)用探討

高永奇（陜西重型汽車有限公司，西安 710200）

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變頻調(diào)速技術(shù)在給水系統(tǒng)中的應(yīng)用探討

高永奇
（陜西重型汽車有限公司，西安 710200）

摘 要：文章針對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)在給水系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析，并探析了變速調(diào)速技術(shù)在給水系統(tǒng)中的應(yīng)用，并進(jìn)行了實(shí)例分析，旨在為給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及相關(guān)技術(shù)研究人員提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速技術(shù)；給水系統(tǒng)；應(yīng)用

1　前言

現(xiàn)階段，我國(guó)基礎(chǔ)工程建設(shè)越來越完善，給水系統(tǒng)工程作為重要的基礎(chǔ)工程建設(shè)，在現(xiàn)代城市、工業(yè)給水領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，特別是大工業(yè)廠區(qū)中的應(yīng)用，能夠?qū)Υ蠊I(yè)廠區(qū)的給水結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和完善，達(dá)到節(jié)約能源、提高給水系統(tǒng)自動(dòng)化水平等目的，由此可見變頻調(diào)速技術(shù)的重要性。因此，文章針對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)在給水系統(tǒng)中應(yīng)用的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2　變頻調(diào)速技術(shù)在給水系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

變頻調(diào)速技術(shù)在給水系統(tǒng)中的應(yīng)用具有自動(dòng)化水平高、保護(hù)功能、調(diào)節(jié)方便、壓力恒定以及節(jié)能效果等眾多優(yōu)點(diǎn)，并且變頻調(diào)速技術(shù)在給水增壓設(shè)備控制中的應(yīng)用，通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)整能夠顯著的提高給水增壓設(shè)備的整體控制性能，同時(shí)延長(zhǎng)其使用壽命。通常狀況下給水增壓系統(tǒng)采用多泵并聯(lián)供水方式，很少采用單泵供水方式，變頻調(diào)速技術(shù)在積水增壓設(shè)備中的應(yīng)用，能夠采用多樣化的控制方式進(jìn)行整個(gè)給水系統(tǒng)的調(diào)控，最常采用的形式表現(xiàn)為：變頻調(diào)速泵固定形式，變頻器根據(jù)水泵頻率、系統(tǒng)壓力以及轉(zhuǎn)速等對(duì)其他水泵進(jìn)行調(diào)控。

3　變頻調(diào)速技術(shù)在給水系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

3.1應(yīng)用原理分析

變頻調(diào)速給水是變頻調(diào)速控制技術(shù)在實(shí)踐中的典型應(yīng)用，在給水系統(tǒng)中通過水壓顯示用戶的用水量變化狀況，通過對(duì)水泵的工況進(jìn)行調(diào)整，能夠?qū)o水系統(tǒng)進(jìn)行合理的調(diào)控。變頻調(diào)速技術(shù)在給水系統(tǒng)中的應(yīng)用，通常采用交流異步電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速公式表示：60f（l-s）/p=n（公式1），公式中p表示電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)、s表示電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率、f表示交流異步電動(dòng)機(jī)的頻率、n表示交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，根據(jù)公式1可知，通過對(duì)電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率以及交流異步電動(dòng)機(jī)的頻率能夠改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)點(diǎn)擊生產(chǎn)后后轉(zhuǎn)差率以及極對(duì)數(shù)等都是固定的，因此只能通過改變頻率來改變交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，并且交流異步電動(dòng)機(jī)的頻率和水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速呈正比，因此通過對(duì)電機(jī)電源的頻率進(jìn)行調(diào)整是一種高性能、高效率的調(diào)控水泵轉(zhuǎn)速的方式。變頻器是變頻調(diào)速技術(shù)的核心部件，變頻器調(diào)速給水系統(tǒng)主要包括：壓力變送器、水泵三相電機(jī)、吸水井液位傳感器、PLC控制器、狀態(tài)顯示屏、吸水管、閘閥、過濾器、多功能控制閥、電機(jī)接線盒、蝶閥、變頻器等，變頻器調(diào)速給水系統(tǒng)總共包括兩個(gè)水泵，一臺(tái)主用一臺(tái)備用，兩臺(tái)給水泵共同應(yīng)用一臺(tái)變頻器，在水泵出水側(cè)的主干管上安裝電節(jié)點(diǎn)壓力表，以此對(duì)水泵出水側(cè)主管道的水壓數(shù)值進(jìn)行測(cè)試，在PLC編制的控制程序中對(duì)所測(cè)水泵出水側(cè)主干管壓力信號(hào)與PLC壓力設(shè)定值進(jìn)行比較，并將兩者的差值當(dāng)作變頻器調(diào)速的設(shè)定值，并對(duì)水泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以此保證供水管網(wǎng)始終處于恒定。

3.2節(jié)能分析

根據(jù)水泵的Q-H曲線，一定流量只能對(duì)應(yīng)一個(gè)唯一的揚(yáng)程，為了保證水壓和水量等能夠時(shí)刻滿足用戶的實(shí)際需求，在進(jìn)行水泵給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該從最不利的狀況進(jìn)行分析，即在最高日用水量、最遠(yuǎn)點(diǎn)、最高點(diǎn)也能夠滿足水壓、水量的要求。但是，根據(jù)實(shí)際統(tǒng)計(jì)表明一天中只有很少一部分時(shí)間達(dá)到最高用水量，如果水泵的流量相對(duì)較小，但是揚(yáng)程增高，將會(huì)造成一定能量的浪費(fèi)。同時(shí)，蓄水池的水位并不是固定的，在進(jìn)行蓄水池設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該充分的考慮最不利的狀況，按照最低水位進(jìn)行水池的設(shè)計(jì)，當(dāng)水位最低時(shí)揚(yáng)程最高，但是大多數(shù)時(shí)間蓄水池并不是出于最低水位，因此在進(jìn)行凈揚(yáng)程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮水泵的儲(chǔ)水量，降低設(shè)計(jì)的凈揚(yáng)程，通過控制閥門的開合，能夠有效的避免造成不必要的能量浪費(fèi)。通過對(duì)水泵的調(diào)節(jié)狀況進(jìn)行分析，通過對(duì)水泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，能夠?qū)λ玫墓ぷ魈匦郧€和水泵的工況進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)整，并且通過對(duì)水泵出口管路的閥特性進(jìn)行調(diào)整，能夠?qū)艿赖奶匦赃M(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水泵工況點(diǎn)的調(diào)節(jié)。后者的節(jié)能效果相對(duì)較低，主要是在閥門調(diào)控方面造成了一定能量的浪費(fèi)，前者是一種節(jié)能效果良好的調(diào)整方式。采用變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，能夠有效的防止出現(xiàn)水量降低時(shí)給水壓力超過設(shè)計(jì)值，而產(chǎn)生多余能量的消耗，具有非常好的節(jié)能效果。此外，水泵在實(shí)際運(yùn)行的過程中在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，軸功率消耗比額定功率低，這樣能夠有效的降低水泵運(yùn)行中的能耗。

3.3實(shí)例分析

文章以某大工業(yè)廠區(qū)的給水系統(tǒng)為例（采用傳統(tǒng)的工頻給水系統(tǒng)），自該給水系統(tǒng)采用變頻調(diào)速技術(shù)后，該給水系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速降低15.2%，水壓力降低27.1%，流量降低13.2%，功率因素提高0.04%，電源頻率降低21.4%，電機(jī)定子電流降低42.7%，電源電壓降低4.6%，電機(jī)功率降低44.6%。并且變頻調(diào)速給水系統(tǒng)安裝非常方便，操作簡(jiǎn)單，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行非常可靠，有效的降低水泵的運(yùn)行速度，不僅能夠降低水泵噪音，還能夠有效的延長(zhǎng)水泵的使用壽命，同時(shí)還能夠起到節(jié)能降損的效果。

4　結(jié)束語

綜上所述，變頻調(diào)速技術(shù)在給水系統(tǒng)中的應(yīng)用，充分的利用了微機(jī)控制技術(shù)、電器技術(shù)、機(jī)械技術(shù)等，采用電機(jī)泵、控制電路、變頻調(diào)速器以及PLC控制器組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，逐漸的取代傳統(tǒng)的氣壓罐、高位水箱以及水塔等供水設(shè)備，這樣既能夠始終保持整個(gè)給水系統(tǒng)處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)，滿足變壓供水和恒壓供水的實(shí)際需求，同時(shí)還能夠起到節(jié)能降損的效果，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，只得將其廣泛的推廣和應(yīng)用在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，特別是需水量較大的大工業(yè)廠區(qū)等。

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DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.241