1、1变频技术在供水系统中的应用与研究现状摘 要：随着现代工业的发展和人们生活水平的提高，供水系统安全、可靠、稳定地运行越来越受到各行业的关注和重视，如何把先进的变频技术等自动化控制技术应用到供水系统中来解决和保障供水网始末端工作压力的正常运行显得越 加关键和重要，本文对变频技术及其原理进行了基本的概述，总结了供水系统中变频器应用的经验，论述了变频调速技术在供水系统应用的现状,对于如何采用先进的变频技术为用户供水，节约水资源，保证供水质量提出了良好的建议。 关键字：供水系统；变频技术；水资源；建议 中图分类号：TV674 文献标识码：A 在供水系统中，当用户依靠传统的改变阀门开度变化来控制用水量，
2、这不仅造成供水压力过大或者不足而难以控制，而且容易造成水资源的浪费和安全隐患问题，在人们生活质量提高的同时，人们的节能意识也不断增强，对供水质量以及供水系统的可靠性和安全性的要求不断提高。应用由智能微型控制器、变频调速器、保护电路和水泵组构成 PLC 技术和变频器实现高质量供水的无塔恒压供水系统，根据给水管网压力和供水系统参数的设定灵活自动地调节水泵的流量和水泵运转台数，不仅在有效的解决了资源浪费问题而且使得供水系统稳定性、可靠性、安全性、灵活度达到一个新的台阶。 一、 变频恒压供水工作原理 2所谓的变频恒压供水就是采用 PID 调节技术使得水压恒定在一个设定的范围之内1，其工作原理是：如果在
3、变频泵运行到工频 50Hz 时，实际的供水压力与之前设定的供水压力还存在一定差值时，当前运行的水泵直接切换到工频方式运作，并且启动另外一台水泵并使之以变频方式运行，在系统的运行中，通过 PID 控制器计算实际压力和设定压力之间的差值并转换变频器输出频率，从而控制水泵机组的运行速度和方式，从而稳定供水系统的供水压力。这种方式具有恒水压力波动小，经济节能的特点，使供水压力恒定在一个设定范围，其具有恒水压力波动小，节能效果明显。 在这种供水系统中使用不可控整流器使得三相交流整合成恒定幅值的直流电，再通过等幅正弦波脉宽调制技术来调制的和运用六个半导体器件开关组合而成的三相桥式逆变电路构成的逆变器将直流
4、变成可变电压和可变频率的交流电，通过合理地变换正弦波的频率可以有效地使逆变器的输出端实现变频，并且改变触发脉冲宽度，来改变输出电压的幅值。 二、 控制系统的设计及其应用 完整的变频器主要由控制电路和主回路(包括逆变器、滤波器、整流器)组合而组成2。传统的供水系统都是采用多台功率很小的水泵同时运转，这不仅通常出现供水系统的逻辑控制和主控电路的设计不规范而且使得投资较大3，目前，供水系统通过电脑芯片为内核来实现对变频器(VVVF)，以及可编程控制器(PLC)、数字调节器(PID)等先进装置的控制，为节省 PLC 的 I/O 端口，PLC 可以利用自由通讯和 RS-485 变频器通3讯接口连接通信，
5、并将电压、电流、功率，运行时间和报警信息参数进行有效读取，从而控制变频器的有效运行。另外，选用数字显示调节可以实现对调节工作的情况进行实时监控，基于外部 I/O 端口可以控制的点较少，可编程控制器选用 20 点就能实现调控的要求。PLC 通过检测控制面板上是手动状态或者自动状态下工作，前者 PLC 只能实行报警功能并且需要人工进行水泵的开与关和运行水泵数量控制，后者则可以自动控制水泵的运行状态和实现报警功能4。 把采集到的信号进行 I/O 分类，并将控制器应用模块化编程设计，这给编程和调试带来很大便利，报警模块、自动运行模块、手动运行模块以及故障诊断分析和报警模块构成了其组成，在变频器发生故障
6、和实行检修时通常系统会启动手动运行，人工的对水泵进行合理的启动和停止控制，自动运行实现的功能包括数据采集子程序、置初值子程序、控制参数运算、水泵控制、系统的初始化、开机命令的检测等。在这种模式下，1#泵电机在开关启动后通过 PID 调节器感应压力传感器的信号，在这个过程中变频器由开始的 OHz 逐渐上升，并通过 PID 控制器计算实际压力和设定压力之间的差值，当调节参数表明水压不够时，此时变频器的频率增大 50 hz，l#泵则由变频状态有效地转换成工频状态，此时l#泵无法满足压力调节需求，启动 2#水泵变频运行，依此类推运行其他水泵。但是当水量开始减少时，最先开始启动的泵开始减少压力并使水量减
7、少，并且调控 PID 调节器参数、使系统的平稳、安全可靠运行。PLC检测还可以用于自动供水的水池水位的实时检测，如果实际水位比预定报警阈值水位和设定的停机水位低时，前者发出的缺水的警报信号，后4者则会停止所有水泵的运行并且蜂鸣器发出停机报警信号，如果实际水位高于水池蓄水上限则水管的阀门就会自动关闭并停止对蓄水池输水。 三、采用变频技术后的优点 和传统的供水技术相比，采用变频技术供水具有以下优点： （一）因供水泵运行时间的减少而节约了相应的电费，实现节能省电，节约资源，经济环保。 （二）提高了自动化程度，调控灵活，操作简单，并可实现定时、分段供水。大流量时，控制器根据内部给定参数，自动由于供水管
8、网减少了因流量过大造成的压力损耗进行补偿，从而解决了平时用水高峰期部分高层建筑上不去水的现象。 （三）运行平稳可靠安全，从而延长了设备的使用寿命，使流量连续可调，供水压力平稳。改变了频繁启动带来的噪音和振动带来的消极影响，并且水管不会容易发生破裂。 (四)能够有效防止水资源的“二次污染” 。 占地面积少，拥有较短的投资回收期，用水清洁卫生。 (五)实时监控各种故障的出现，并能拥有及时的预警保护功能，确保系统平稳安全运行。 四、 结论 在供水系统中采用新型的变频技术显著提高了整个系统运行的经济性、稳定性、可靠性、自动化程度。对于解决资源浪费取得了很好的经济效益和社会效益，目前该系统正向着高可靠性
9、、全数字化微机控制、多品种的方向发展。追求高度智能化、系列化、标准化是在未来供水设5备适应城镇建设中开发智能楼宇、网络供水调度和整体规划要求的必然趋势。我国只有进一步强化水资源的统一管理，对水资源利用技术进行合理开发，才能适应国民经济的可持续发展的要求，促进资源节约型、环境友好型社会的构建。 参考文献： 1 韩焱青.PLC 控制变频调速恒压供水系统J.武汉化工学院学报，2004 2 于平.变频器及 PLC 控制技术在恒压供水系统中的应用J变频器世界， 2011，2(8)：125-128 3 胡盘峰，陈慧敏. 基于 PLC 的新型变频恒压供水系统设计J机械工程与自 动化，2011，5(2)：l15-l18 4 金传伟，毛宗源.变频调速技术在水泵控制系统中的应用J.电子技术应用，2000， （19）：38-39
