恒压供水系统中变频调速应用的优势及控制原理

　　摘要：本文首先从4个方面介绍了恒压供水系统中变频调速应用的优势，之后在对变频调速恒压供水系统结构进行介绍的基础上，阐述了恒压供水系统中变频调速的控制原理。

　　关键词：变频调速; 恒压供水系统; 应用;

　　1 恒压供水系统中变频调速应用的优势

　　首先，和以往的供水系统相比，变频恒压供水可以实现全天24h对恒定压力进行维持。同时结合压力信号对备用泵实现自动启动，对压力进行无级调整，且供水的质量良好，不会对管网造成破裂，也不会在开水笼头时产生共振问题。

　　其次，变频调速恒压供水的运用会使过去压力罐以及高位水箱等供水设备被取代，不但可以使占用的空间与资金得以节约，也会防止频繁对泵进行启动和停止，能够在额定的电流中限制起动平滑和起动电流，进而防止起动时给电网造成冲击。

　　再次，恒压供水系统中变频调速的应用会降低电机水泵启动所造成的冲击，提高电机水泵使用的时间。同时还会防止以往供水时起动与停机时所产生的水锤效应和以往供水系统里所存在的水压不稳定、水质被污染，与卫生标准不符等问题。

　　最后，恒压供水中变频技术的应用，能够让系统结合用户用水的实际数量，自动做出检测，从而通过对电机转速进行控制而实现节能的目标。同时，还防止水塔供水在无人的情况下，总存在单个泵运行的问题，而使人力和物力得到了极大地节省。此外，变频恒压供水能够让多泵循环运动作用得以实现，而使电机水泵使用时间被延长。加之变频恒压供水系统所具有过载、过流以及短路保护等作用，可以确保系统可靠运行。

　　2 变频调速在恒压供水系统中的节能原理

　　当流量处于稳定的状况时，恒压供水系统当中的水泵额定转数几乎也是比较恒定的，在此状况下是无需进行变频调速的，也无需对水泵的运转速度进行改变。然而从居民实际生活中的昼夜用水情况来看，是具有较大差异的。在夜间，其用水的需求量和白天相比明显较少，当利用阀门对水泵运转进行调节时，就会存在很多的能量因为在管阻系统中而白白浪费。假如在恒压供水系统里采用变频调速技术，就能够当用水量需求较小时将水泵的转速降低，从而使水泵在运转过程中的能耗减少，实现节能。而在恒压供水系统中应用了变频调速技术之后，与之前未对变频调速系统进行应用的供水系统相比，明显具有良好的节能效果，正因为变频调速系统在节能方面所具有的独特优势，变频调速系统在我国的大多数居民区中的生活供水系统里得到了普遍地应用。

　　3 变频调速在恒压供水系统中的应用

　　3.1 变频调速恒压供水系统结构

　　下图即为变频调速恒压供水系统的结构图，从上面能够看出，该系统包括一个PLC、三个水泵、一台变频器和压力传感器以及模拟量输入与输出单元。其中，压力传感器、模拟量输入、输出单元与PLC相组合，而构成了一个闭环反馈控制系统。在系统中，PLC可以控制各水泵的运行，也可以对运行水泵的台数进行控制，从而实现对供水流量加以控制的目的。PLC中安置了PID调节器，可以对变频器进行控制，进而调节变频泵的速度，对供水流量进行控制。从PID调节器来看，如果用水需求量不多，管道的水压就会增高，水压的反馈信号就会相应地增强或减弱。此时，变频器输出电压也会因为电路的管理和控制而相应降低，随之电机转数和供水流量也都会相应减小，使供水的压力值降低。而如果供水压力回到了恒压供水系统所设置的数值，系统的用水量和供水量之间的平衡就会恢复，而变频调速系统的输出频率就会得以稳定。而如果用水量变大，供水量不能与用水量相符，就会使水压的反馈信号减弱，PID调节器的输出信号则会相应变大，使电动机的转速加快，水泵的供水流量增多，供水压力值也相应提高，直至供水量与用水量两者的平衡再次恢复。由此利用PID的调节，变频器实现对电动机转速的控制，而确保水泵的供水压力保持恒定。

　　图1 变频调速恒压供水系统的结构   

　　3.2 变频调速恒压供水系统的控制原理

　　根据上图可以看到，出水管网安置了压力传感器，由此传感器就可以把出口搜集的压力信号转变为标准信号，而后再把信号传输给PLC的模拟量输入端口，通过PLC的调节以及一系列的运算后，得出调节的参数进而发送到变频器，再通过变频器将运转指令发送给水泵，从而满足系统供水量，确保供水管网中的压力与给定压力值相符。如果一台水泵无法满足用水的需求量时，PLC就会依照实际的用水量对水泵是否需要增减进行调控，变频器则会通过实时对水泵加以调速而实现恒压供水。当供水负荷出现了改变时，输入电动机的频率与电压都会随之变化，形成闭环控制系统。另外，该系统的软硬件具有较为强大和完善的功能，确保水泵在产生故障做出维修时，可以对备用水泵进行启动而保证供水正常。

　　4 结语

　　总之，随着我国科学的不断进步，科学技术得到了较快的发展，生产和生活条件也发生了较大的改变，对与我们实际密切相关水资源的需求也越来越多。在恒压供水系统当中变频技术的运用因为具备供水质量好且节能的良好性能，受到了广泛地认可。基于此，我们应该正确地认识变频调速系统在恒压供水系统中应用的各方面优势，对其节能原理以及应用原理充分了解，为广大群众提供质量良好的水资源，并在取得经济效益的同时，获得良好的社会效益。

　　参考文献

　　[1]董玉森．浅谈变频调速在恒压供水系统中的应用[J]．黑龙江科技信息，2015,(18):65-66.

　　[2]吕惠芳．变频调速在恒压供水系统中的应用[J]．信息技术，2010,34(12):209-211.