變頻器在二次供水設(shè)備中的應(yīng)用

變頻器在二次供水設(shè)備中的應(yīng)用

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)供水質(zhì)量和供水系統(tǒng)可靠性以及穩(wěn)定性的要求不斷提高，目前各個(gè)省市普遍存在個(gè)別小區(qū)二次供水壓力不穩(wěn)定的情況，因此利用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)、控制技術(shù)以及通訊技術(shù)，設(shè)計(jì)高性能、高節(jié)能、能適應(yīng)不同領(lǐng)域尤其適應(yīng)小區(qū)二次供水的恒壓供水系統(tǒng)就成為必然趨勢(shì)。

1、變頻調(diào)速的特點(diǎn)及分析

用戶用水量一般是動(dòng)態(tài)的，因此供水不足或供水過剩的情況時(shí)有發(fā)生。而用水和供水之間的不平衡集中反映在供水的壓力上，即用水多而供水少，則壓力低；用水少而供水多，則壓力大。保持供水壓力的恒定，可使供水和用水之間保持平衡，即用水多時(shí)供水也多，用水少時(shí)供水也少，從而提高了供水的質(zhì)量。目前安達(dá)市個(gè)別小區(qū)急需這方面的改善。

用水區(qū)域采用恒壓供水系統(tǒng)，能產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在生產(chǎn)生活供水時(shí)，若自來水供水因故壓力不足或短時(shí)斷水，可能影響生活質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響生存，如發(fā)生火災(zāi)時(shí)，若供水壓力不足或或無水供應(yīng)，不能迅速滅火，可能引起重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。所以，恒壓供水系統(tǒng)對(duì)于用戶是非常重要的。而以變頻調(diào)速為核心的智能供水控制系統(tǒng)正好取代了以往高位水箱和壓力罐等供水設(shè)備。它起動(dòng)平穩(wěn)，起動(dòng)電流可限制在額定電流以內(nèi)，從而避免了起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊；而且泵的平均轉(zhuǎn)速降低了，也就延長(zhǎng)了泵和閥門等的使用壽命。其運(yùn)行性能穩(wěn)定、操作方式簡(jiǎn)單方便、基本功能齊全周到，能夠達(dá)到二次供水節(jié)水、節(jié)電、節(jié)省人力的率運(yùn)行目的。

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2、恒壓供水的變頻應(yīng)用方式

變頻恒壓供水設(shè)備是一種新型的節(jié)能供水設(shè)備。變頻恒壓供水設(shè)備是運(yùn)用當(dāng)今的微電腦控制技術(shù)，將變頻調(diào)速器與電機(jī)水泵組合而成的機(jī)電一體化高科技節(jié)能供水裝置。而將變頻器應(yīng)用在二次供水設(shè)備中，是以水泵出水端水壓（或用戶用水流量）為設(shè)定參數(shù)，通過微機(jī)自動(dòng)控制變頻器的輸出頻率從而調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)用戶管網(wǎng)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)，使供水系統(tǒng)自動(dòng)恒壓穩(wěn)于設(shè)定的壓力值:即用水量增加時(shí)，頻率提高，水泵轉(zhuǎn)速加快；用水量減少時(shí)，頻率降低，水泵轉(zhuǎn)速減慢。這樣就保證了整個(gè)用戶管網(wǎng)隨時(shí)都有充足的水壓（與用戶設(shè)定的壓力一致）和水量（隨用戶的用水情況變化而變化）。根據(jù)壓力反饋信號(hào)，通過PID運(yùn)算自動(dòng)調(diào)整變頻器輸出頻率，改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，終達(dá)到管網(wǎng)恒壓的目的。

3、簡(jiǎn)述PID控制原理

PID控制器可以用來控制任何可以被測(cè)量的并且可以被控制變量。我們要想保持水壓的恒定，就必須引入水壓反饋值與給定值比較，從而形成閉環(huán)系統(tǒng)。但被控制的系統(tǒng)特點(diǎn)是非線性、大慣性的系統(tǒng)，現(xiàn)在控制和PID相結(jié)合的方法，在壓力波動(dòng)較大時(shí)使用模糊控制，以加快響應(yīng)速度；在壓力范圍較小時(shí)采用PID來保持靜態(tài)精度。要想維持供水網(wǎng)的壓力不變，根據(jù)反饋定理在管網(wǎng)系統(tǒng)的管理上安裝了壓力變送器作為反饋元件，由于供水系統(tǒng)管道長(zhǎng)、管徑大，管網(wǎng)的充壓都較慢，故系統(tǒng)是一個(gè)大滯后系統(tǒng)，不易直接采用PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，而采用PLC參與控制的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用。

4、二次恒壓供水變頻應(yīng)用控制原理

用變頻調(diào)速來實(shí)現(xiàn)恒壓供水的優(yōu)點(diǎn)有三方面：一是起動(dòng)平衡，起動(dòng)電流可限制在額定電流以內(nèi)，從而避免了起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊；二是由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了，從而可延長(zhǎng)泵和閥門等的使用壽命；三是可以消除起動(dòng)和停機(jī)時(shí)的水錘效應(yīng)。

當(dāng)由一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，只需使變頻器的配用電動(dòng)機(jī)容量與實(shí)際電動(dòng)機(jī)容量相符即可。當(dāng)一臺(tái)變頻器同時(shí)控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，原則上變頻器的配用電動(dòng)機(jī)容量應(yīng)等于兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的容量之和。雖然水泵在低速運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的工作電流較小。另外，電動(dòng)機(jī)的熱保護(hù)是必需的。因?yàn)楫?dāng)用戶的用水量變化頻繁時(shí)，電動(dòng)機(jī)將處于頻繁的升、降速狀態(tài)，而升、降速的電流可略超過電動(dòng)機(jī)的額定電流，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)過熱。而由于頻繁地升、降速而積累起來的溫升，必須采用熱繼電器來進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的熱保護(hù)。

功能預(yù)置方面，頻率應(yīng)以電動(dòng)機(jī)的額定頻率為變頻器的工作頻率。升、降速時(shí)間在采用PID調(diào)節(jié)器的情況下，升、降速時(shí)間應(yīng)盡量設(shè)定得短一些，以免影響由PID調(diào)節(jié)器決定的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程。

5、恒壓二次供水系統(tǒng)特點(diǎn)

5.1節(jié)電：優(yōu)化的節(jié)能控制軟件，使水泵實(shí)現(xiàn)限度地節(jié)能運(yùn)行。

5.2節(jié)水：根據(jù)實(shí)際用水情況設(shè)定管網(wǎng)壓力，自動(dòng)控制水泵出水量，減少了水的跑、漏現(xiàn)象。

5.3運(yùn)行可靠：由變頻器實(shí)現(xiàn)泵的軟起動(dòng)，使水泵實(shí)現(xiàn)由工頻到變頻的無沖擊切換，防止管網(wǎng)沖擊、避免管網(wǎng)壓力超限，管道破裂。

5.4聯(lián)網(wǎng)功能：采用全中文工控組態(tài)軟件，實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)站點(diǎn)，如電機(jī)的電壓、電流、工作頻率、管網(wǎng)壓力及流量等。并且能夠累積每個(gè)站點(diǎn)的用電量，累積每臺(tái)泵的出水量，同時(shí)提供各種形式的打印報(bào)表，以便分析統(tǒng)計(jì)。

5.5控制靈活：分段供水，定時(shí)供水，手動(dòng)選擇工作方式。

5.6自我保護(hù)功能完善：如某臺(tái)泵出現(xiàn)故障，主動(dòng)向上位機(jī)發(fā)出報(bào)警信息，同時(shí)啟動(dòng)備用泵，以維持供水平衡。萬一自控系統(tǒng)出現(xiàn)故障，用戶可以直接操作手動(dòng)系統(tǒng)，以保護(hù)供水。

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