機電一體化在供水系統(tǒng)的應(yīng)用

摘 要：供水系統(tǒng)的建設(shè)中，使用機電一體化，對水泵電機的速度進行調(diào)整，保證管網(wǎng)水壓恒定。此方法是現(xiàn)在常用的供水系統(tǒng)施工技術(shù)。本文對機電一體化進行簡單的介紹，重點闡述了在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用方法：先講述了機電一體化在供水系統(tǒng)中的構(gòu)造，主要由微機控制器進行數(shù)據(jù)的自動化調(diào)整，并向變頻器下達指令，完成供水過程。然后通過變頻調(diào)速技術(shù)，對水泵的使用進行講解，保證整個供水系統(tǒng)運行的最佳化。

關(guān)鍵詞：機電一體化;供水系統(tǒng);變頻調(diào)速

凈水廠供水系統(tǒng)中，水泵是主要供水部件，可以為人們生活和工作提供足夠的水量，傳統(tǒng)供水系統(tǒng)中，水泵的使用不但令電能有所增加，水資源還浪費嚴重。隨著技術(shù)的發(fā)展，摒棄傳統(tǒng)供水水泵的使用，增加機電一體化，結(jié)合人們對水量的要求，調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，減少電能的使用，提升水資源利用率，實現(xiàn)水資源的長久使用。

一、機電一體化介紹

機電一體化包括：計算機技術(shù)、電機泵、變頻技術(shù)，在供水系統(tǒng)中的運用，其中最重要的是使用變頻器，調(diào)節(jié)水泵電機的速度，保證供水壓力的穩(wěn)定。目前在供水系統(tǒng)的建設(shè)上，是一種行之有效的方法，代替?zhèn)鹘y(tǒng)建筑供水系統(tǒng)中水箱和水塔的運用，滿足人們使用水量和供水壓力的需求，為管網(wǎng)提供恒定壓力，提升供水提供工作的節(jié)能水平。[1]機電一體化中變頻調(diào)速器有濾波電路、GTR、整流電路等組成。380V工頻三相電源，經(jīng)變頻器的轉(zhuǎn)變，變?yōu)槟孀兤鳎⒔?jīng)過SPWM電路控制，最終輸出一個正弦波的等效波形電動機，調(diào)節(jié)電壓，保證供水系統(tǒng)電壓恒定。

供水系統(tǒng)中，使用機電一體化的優(yōu)勢有很多，主要有：操作比較簡單;通過顯示屏顯示相關(guān)具體數(shù)據(jù)，直觀向工作人員展示運行參數(shù);檢修和維修相對簡單，可以快速進行維修;功能較多，可以結(jié)合供水系統(tǒng)需求，科學(xué)組合;具有一定轉(zhuǎn)差補償功能，調(diào)整機電設(shè)備數(shù)據(jù)，保證供水穩(wěn)定;和計算機連接，可以令技術(shù)人員有效掌握有關(guān)數(shù)據(jù);自動增加或減少供水速度，減少電機啟動和減速裝置，提升工作效率。

二、機電一體化在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用

我國城市供水泵站的工作，隨著城市居民對水量需求的變化而發(fā)生變化，在小區(qū)水站供水時，需要結(jié)合居民生活規(guī)律，進行供水系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，如居民在早上和晚上需水量增多，日常工作時間在公司，沒有用水需求。供水系統(tǒng)供水時就要針對此規(guī)律進行，通過機電一體化的應(yīng)用，有效調(diào)整水泵供水速度，降低資源浪費，機電一體化中的變頻調(diào)速就是現(xiàn)在最高效的設(shè)備，

從圖中可知，由微機控制器進行調(diào)配，當(dāng)壓力傳感器將供水系統(tǒng)中的壓力信號，傳輸?shù)轿C控制器中，微機發(fā)出控制指令，改變變頻器輸出頻率，控制水泵機組中相關(guān)設(shè)備工作，如調(diào)整水泵工作轉(zhuǎn)速。此時結(jié)合人們對水資源的需求，設(shè)置管網(wǎng)壓力值，最終產(chǎn)生閉環(huán)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。此系統(tǒng)中最主要的是控制器發(fā)出指令環(huán)節(jié)，為了提升發(fā)出指令的準確性，需要使用現(xiàn)代最先進的計算機系統(tǒng)，令其內(nèi)部建立波形發(fā)生器，對外輸出準確的信號，產(chǎn)生環(huán)節(jié)跟蹤電機的相應(yīng)轉(zhuǎn)速。還可通過有功電流，對實際工作情況進行檢測和調(diào)節(jié)，實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速自動化調(diào)整。

當(dāng)建筑或者小區(qū)中對水需求增加，或者是在早晚用水高峰期，為了保證供水穩(wěn)定，可以使用兩臺主泵電機，循環(huán)切換工作，還可再加入輔助電機，工作流程如右圖。圖中1#和2#泵為主泵，在供水系統(tǒng)中循環(huán)切換啟動，3#為輔助泵。實際工作時，1#水泵先運行，利用管網(wǎng)壓力傳感器轉(zhuǎn)變水壓信號，然后再輸送到微機控制器中，和預(yù)設(shè)值進行對比，輸出最精確的數(shù)據(jù)后，控制機電一體化設(shè)備頻率輸出，調(diào)整電電機和水泵的轉(zhuǎn)速。當(dāng)1#變頻泵工作時，額定轉(zhuǎn)速中管網(wǎng)供水壓力小于設(shè)定值時，1#泵中自動轉(zhuǎn)換至標準工頻，待需水量大時，2#泵進行工作;當(dāng)需水量減少時，管道壓力和預(yù)先設(shè)計值不相符，2#泵頻率逐漸下降，直到停止運行，由1#泵單獨工作。按照上述順序進行設(shè)計，最終實現(xiàn)供水系統(tǒng)自動恒壓供水。此計劃的實施，需要注意3#泵的運用。如果建筑或者小區(qū)中用水量變化與水泵供應(yīng)量不符，1#和2#泵同時處于變頻超低速運行，不是最好的選擇，此時輔助泵就起到了作用，待兩個主泵在工作中，變頻速度低于一定程度后，即可自動停止工作，由輔助泵進行工作。當(dāng)供水量增加時，1#和2#泵逐漸恢復(fù)工作狀態(tài)，為了減少水泵工作中出現(xiàn)震蕩性停止和開啟的情況，可以將1#和2#泵和輔助泵中，安裝定時器，控制水泵工作時間，一般情況下，水泵最低變頻率設(shè)置為30HZ，輔助泵功率的選擇結(jié)合供水系統(tǒng)中的用水量。

如一小區(qū)中有居民450人，該小區(qū)使用三臺水泵工作，兩個功率為5.5kW，一個水泵3kW輔助水泵，供水時，結(jié)合居民用水量調(diào)整水泵工作數(shù)量，如平時開啟一臺，用水量大時開啟兩臺。通過機電一體化中的變頻調(diào)速技術(shù)，耗能小，平均一天只消耗35kW·h。[2]機電一體化在供水系統(tǒng)的運用，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，其中變頻調(diào)速技術(shù)，已經(jīng)得到建筑工程中使用人員的廣泛使用，可以有效的解決水資源，令整個控制系統(tǒng)更加便捷和完善，降低成本輸出，做到節(jié)能化管理。

三、結(jié)論

綜上所述，建筑或者小區(qū)中供水系統(tǒng)的建設(shè)，使用機電一體化，可以有效的解決水資源的自動化控制和節(jié)能問題。其中變頻調(diào)速技術(shù)，在國內(nèi)范圍內(nèi)，都處于領(lǐng)先水平，在供水系統(tǒng)中的運用，有很高的價值，減少水資源的浪費，促進能源的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]魯鋒.變頻調(diào)速技術(shù)在旋流井系統(tǒng)中的節(jié)能應(yīng)用[J].節(jié)能，2019，38（02）：59-61.

[2]鐘克.機電一體化技術(shù)在醫(yī)院后勤管理中應(yīng)用的重要性[J].自動化應(yīng)用，2018（04）：155-156.

作者簡介：王學(xué)林（1965-），男，漢族，山東陵縣人，本科，高級工程師，研究方向：電氣、供排水、機械工程。