變頻器在恒壓供水方麵的應用

一、變頻調速的特點及分析
　　用戶用水（shuǐ）量一般是動態（tài）的，因此供水不（bú）足或供水過剩的情況時有發生。而用水和供水之間的不（bú）平衡集中反映（yìng）在供水的壓力上，即用水多而供水少（shǎo），則壓力低；用水少而供水多，則壓力大。保持供水壓力的（de）恒定，可使供水和用水（shuǐ）之間保持平（píng）衡，即用水多時供水也多，用水少時供水也少，從而（ér）提高（gāo）了供水的質（zhì）量。
　　恒壓供水係統對於用戶是非常（cháng）重要的。在生產生（shēng）活供水時，若（ruò）自來水供水因故壓力不足或短時斷水，可能影響生活質量，嚴重時會影響生存安（ān）全，如發（fā）生火災時，若供水壓力不足或或無水（shuǐ）供應，不能迅速滅火，可能（néng）引（yǐn）起重大（dà）經濟損失和（hé）人（rén）員傷亡。所以，用水區域采用恒壓供水係統（tǒng），能產生較大的經濟效益和社會效益（yì）。
　　隨著電（diàn）力技術的發展（zhǎn），變頻調速技術的日臻完善，以變（biàn）頻調速為核心的智能供水控製（zhì）係統取代了以往高位水箱和（hé）壓力罐等供水設備，起動平（píng）穩，起動電（diàn）流可限製在額定電（diàn）流以內，從而避免了（le）起動時對（duì）電網的衝擊；由（yóu）於泵的平均轉速降低了（le），從而可延長泵（bèng）和閥門等東西（xī）的使用壽命；可以消除起動和停機時的水錘效（xiào）應。其穩定安全的運行性能、簡單方便的操作方式、以及齊全周到的功能（néng），將使供水實現節水（shuǐ）、節電、節省人力，終達到高效率的（de）運行（háng）目的。
二、恒壓供水的變頻應用方式
　　通常在同一路供水係（xì）統中，設置多台常（cháng）用泵，供水量大時多台泵全開，供水量（liàng）小時開一台或（huò）兩台。在采用變頻調速進行恒壓供水時，就用兩種方式，其一是所有水泵配用（yòng）一（yī）台變頻器；其二是每台水泵配用（yòng）一台變頻器。後種方法根據壓力反饋信號，通過PID運算自動調整變頻器輸出頻率（lǜ），改變電（diàn）動機轉速，終達到管網恒壓的目的，就一個閉（bì）環回路，較簡單，但成本高。前種方法成本低，性能不比後種差，但控（kòng）製程序較（jiào）複雜，是（shì）未來的發展方向，我公（gōng）司開發BC2100係列恒壓供水控（kòng）製係統（tǒng）就可實現一變頻器（qì）控製任意數馬達的功能。下麵講（jiǎng）到的原理都是一變頻器（qì）拖動多馬達的係統（tǒng）。
三、PID控製原理
　　根據反饋（kuì）原理：要想維（wéi）持一個物理量不變或基本不變，就應該引這個物理量與恒值比較，形成閉環係統。我們要想保持水壓（yā）的恒定（dìng），因此就必須引入水壓反饋值與給定值比較，從而形成閉環（huán）係統。但（dàn）被控製的係統特點是非線性、大慣（guàn）性（xìng）的係統，現在控製和PID相結合（hé）的（de）方（fāng）法，在（zài）壓力波動較大時使用模糊控製，以加快響應速度；在壓力（lì）範圍（wéi）較小時采用PID來保持靜態精度。這通過PLC加智能儀（yí）表可時現該算法，同時對PLC的編程來時現泵的工頻與變頻之間的切換。實踐（jiàn）證明，使用這種方法是可行的，而且造價也不高（gāo）。
　　要想維持供水網的壓力不變，根據反饋定理在管網係統的管理上安裝（zhuāng）了壓力變送器作為反饋元件，由於供水（shuǐ）係統管（guǎn）道長（zhǎng）、管徑大（dà），管網的充壓都較慢，故係統是一個大滯後（hòu）係統，不易直接采用PID調節（jiē）器進行控製，而采用PLC參與控製的方式來（lái）實現對控製係統調節作用。
四、變頻控製原理
　　用（yòng）變頻調速（sù）來實現恒壓供水，與用（yòng）調節閥門來實現（xiàn）恒壓供水相比，節能效果十分顯（xiǎn）著（可根據具（jù）體情況計算出來）。其（qí）優點是：
   1、 起動平衡，起動電流可（kě）限製（zhì）在額定電流以（yǐ）內，從（cóng）而避免了起動時對電網的衝擊；
   2、 由於泵的平均轉（zhuǎn）速降低了，從而可（kě）延長（zhǎng）泵（bèng）和閥門等的使用（yòng）壽命；
   3、 可以消除起動和（hé）停機時的（de）水錘效應；
　　一般地說，當由一台變頻器控製一台電動機時，隻需使（shǐ）變頻器的配用電動機容量與實際電（diàn）動（dòng）機容量相符即可。當一台變頻器同時控製兩台電動機時，原（yuán）則上變頻（pín）器的配用電動機容量應等於（yú）兩（liǎng）台電（diàn）動機的容量（liàng）之和。但如在高峰負載時的用水量比兩台水泵（bèng）全速供（gòng）水量相差很多時，
可考慮適當（dāng）減小變頻器的容量，但應注意留有足（zú）夠的容量（liàng）。
　　雖然水泵在低速運行時，電動機的（de）工作電（diàn）流較小（xiǎo）。但是，當用戶的用水量變化（huà）頻繁時，電動機將處於（yú）頻繁的升、降速狀（zhuàng）態，而升、降速的電流（liú）可略超過電動機的額定電流，導致電動（dòng）機過熱。因此，電動（dòng）機的熱保護是必需的（de）。對於這種由（yóu）於頻繁地（dì）升（shēng）、降速（sù）而積累起來的（de）溫升，變頻器內的電子熱保（bǎo）護功能是難以起到保護作用的（de），所以應采用熱繼電器來進行（háng）電（diàn）動機的熱保護。
　　在主要功能預置方麵，高頻率應以電動機的額定頻率為變頻器的高工作頻率。升、降速時間在采用PID調節器的情況下，升、降速時間應盡量設定（dìng）得短一些，以免影響（xiǎng）由PID調節器（qì）決定的動（dòng）態響應過程。如變頻器本（běn）身具有（yǒu）PID調節功能時，隻要在（zài）預置時設定PID功能有效，則所設定的升速（sù）和降速時（shí）間將自動失效。
五（wǔ）、恒壓供水係統特點
   1、 節電：優（yōu）化的節能控製軟件，使水泵實現大限度地節能運行；
   2、 節水：根據（jù）實際用水情況設定管網壓力，自動控製水泵出水量，減少了水的跑、漏現象；
   3、 運行可靠：由變頻器實現泵的軟起動，使水泵實現由工頻到（dào）變頻的無衝擊切（qiē）換，防止管網衝擊、避免管網壓力超限，管道破裂。
   4、 聯網功能：采（cǎi）用全中文工控組態軟件，實時監（jiān）控各個站點，如電機的電（diàn）壓、電流、工作頻率、管網壓力及流量等。並且（qiě）能夠累積（jī）每個（gè）站點的用電量，累積每台泵的出（chū）水量，同時提供各種形式的（de）打（dǎ）印報（bào）表，以便分析統（tǒng）計。
   5、 控製靈活：分段供水，定（dìng）時供水，手動選擇工作（zuò）方（fāng）式。
   6、 自（zì）我（wǒ）保護功能完善：如某台泵出現故障，主動（dòng）向上（shàng）位機發出報警信息，同（tóng）時啟（qǐ）動備用泵，以（yǐ）維（wéi）持（chí）供水平衡。萬一自控係統出（chū）現（xiàn）故（gù）障，用戶可以直接操作手動係統，以保護供水。
六、係統應用範圍
   1、 自來水廠、加壓泵房
   2、 居民（mín）生（shēng）活區、賓館及其（qí）它建築（zhù）
   3、 企業生產用水
   4、 鍋爐循環水係統
   5、 農田灌溉係統