專用變頻器在恒壓供水系統(tǒng)的應(yīng)用韓江虹！，凌志勇2（1.江西電力高級(jí)技工學(xué)校，江西南昌330043；2.廣東省電力工業(yè)學(xué)校，廣東廣州510520）了一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。

　　供水系統(tǒng)是人們?nèi)粘Ｉ罟ぷ鞑豢扇鄙俚幕A(chǔ)設(shè)施，其運(yùn)行質(zhì)量的高低，將直接影響人們的生活工作質(zhì)量。一般而言，生產(chǎn)和生活用水都是通過水廠送至各供水點(diǎn)，然后增壓提升送至廠房、辦公或住宅小區(qū)。傳統(tǒng)供水方式可分為重力供水和氣壓供水。重力供水即為水箱和水塔供水，重力供水因其由位置高度所形成的壓力供水，為此需要將水箱置于建筑物屋頂?shù)谋容^高處，同時(shí)由于其存水量較大，在屋頂上形成很大的荷重，增加了結(jié)構(gòu)的承重，占用樓層的建筑面積，有礙美觀，而且投資大，周期長(zhǎng)。

　　氣壓供水系統(tǒng)是以氣壓罐代替水塔或高位水箱利用密閉壓力水罐內(nèi)空氣的壓力，將罐內(nèi)貯水壓送到管網(wǎng)中去，其優(yōu)點(diǎn)是靈活性大，建設(shè)快，少受污染，不妨礙美觀，有利于抗震、消除管道中的水錘與噪聲；缺點(diǎn)是需用金屬制造，其體積和投資大，壓力變化大，運(yùn)行效率低，維護(hù)費(fèi)用高，耗費(fèi)動(dòng)力較多。

　　近年來為克服傳統(tǒng)供水方式的弊病，新型供水方式發(fā)展很快，其中變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)以其節(jié)能、安全、供水高品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，在供水行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)以水泵電動(dòng)機(jī)無級(jí)調(diào)速，依據(jù)用水量的變化（實(shí)際上為供水管網(wǎng)的壓力變化）自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時(shí)保持水壓恒定以滿足用水要求，是當(dāng)今先進(jìn)、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。與過去的水塔或高位水箱以及氣壓供水方式相比，不論在設(shè)備的投資、運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，還是在系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動(dòng)化程度等方面，都具有無法比擬的優(yōu)勢(shì)，而且具有顯著的節(jié)能效果。

　　1變頻恒壓供水技術(shù)變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的基本控制原理是：采用變頻器實(shí)現(xiàn)水泵轉(zhuǎn)速無級(jí)調(diào)節(jié)而控制水流量?？刂葡到y(tǒng)由變頻器、傳感器與可編程控制器（PLC）構(gòu)成。變頻器的作用是為電動(dòng)機(jī)提供可變頻率的電源，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無級(jí)調(diào)速；傳感器檢測(cè)管網(wǎng)水壓；345不僅可實(shí)現(xiàn)泵組、閥門的邏輯控制，并可完成系統(tǒng)的數(shù)字3ID調(diào)節(jié)功能。系統(tǒng)的控制目標(biāo)是泵站總管的出水壓力，工作人員將預(yù)先設(shè)定的給水壓力值與反饋的總管壓力實(shí)際值進(jìn)行比較，其差值輸入CPU運(yùn)算處理后，發(fā)出控制指令，控制泵電動(dòng)機(jī)的投運(yùn)臺(tái)數(shù)和運(yùn)行變量泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而將給水總管壓力穩(wěn)定在設(shè)定的壓力值上。

　　在短短的幾年內(nèi)，調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)已發(fā)展成為主導(dǎo)產(chǎn)品，得到逐步完善和發(fā)展。早期的單泵調(diào)速恒壓系統(tǒng)也逐漸為多泵系統(tǒng)所代替。目前該產(chǎn)品正向著高可靠性、專業(yè)一體化的方向發(fā)展；同時(shí)它具有標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口，可與城市供水系統(tǒng)的上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)城區(qū)供水系統(tǒng)的優(yōu)化控制，為城市供水系統(tǒng)提供了現(xiàn)代化的調(diào)度、管理、監(jiān)控及運(yùn)行手段。

　　2專用變頻器目前，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子器件的理家近年來紛紛推出了一系列供水新產(chǎn)品：供水專用變頻器，如艾默生的TD2100，ABB公司的ACS600、ACS400系列等。供水專用變頻器是將普通變頻器和PLC控制器集成在一起，集供水管控一體化的系統(tǒng)；內(nèi)置供水專用PID調(diào)節(jié)器，只需加一只壓力傳感器，即可方便地組成供水閉環(huán)控制系統(tǒng)。由于PID運(yùn)算在變頻器內(nèi)部，這就省去了對(duì)可編程控制器存儲(chǔ)容量的要求和對(duì)PID算法的編程，而且PID參數(shù)的在線調(diào)試非常容易，這不僅降低了生產(chǎn)成本，而且大大提高了生產(chǎn)效率。由于變頻器內(nèi)部自帶的PID調(diào)節(jié)器采用了優(yōu)化算法，所以使水壓的調(diào)節(jié)十分平滑、穩(wěn)定。同時(shí)，為了保證水壓反饋信號(hào)值的準(zhǔn)確、不失真，可對(duì)該信號(hào)設(shè)置濾波時(shí)間常數(shù)，同時(shí)還可對(duì)反饋信號(hào)進(jìn)行換算，使系統(tǒng)的調(diào)試非常簡(jiǎn)單、方便。

　　TD2100是艾默生推出的供水專用變頻器，其功率范圍廣，功能豐富。專用于城鄉(xiāng)住宅小區(qū)供水、城市集中供熱供水、無塔供水裝置、工業(yè)企業(yè)供油、供水裝置等等。

　　其主要功能及特點(diǎn)：根據(jù)壓力比較多可實(shí)現(xiàn)7臺(tái)泵的順序切換；定時(shí)實(shí)現(xiàn)多臺(tái)泵的循環(huán)運(yùn)行；定時(shí)啟動(dòng)和停止泵；自動(dòng)設(shè)定比較多6段壓力運(yùn)行；存貯7臺(tái)電機(jī)參數(shù)，自動(dòng)實(shí)施保護(hù)；12種運(yùn)行模式任意選擇；超、欠壓控制；消防輸入和缺水保護(hù)；內(nèi)置PID，自整定PI參數(shù)；采用標(biāo)準(zhǔn)RS485接口、開放的通信協(xié)議；TD2100具有多項(xiàng)供水專用控制功能，使得其應(yīng)用相當(dāng)方便1）閉環(huán)設(shè)定方式數(shù)字電壓設(shè)定"數(shù)字壓力設(shè)定；模擬電壓設(shè)定"模擬電流設(shè)定"上位機(jī)串行通訊設(shè)定。

　　普通PI控制；UP/DWN端子閉環(huán)控制；自學(xué)習(xí)PI控制；優(yōu)化模式PI控制。

　　有變頻泵固定/循環(huán)工作方式選擇，可采用先啟先?；蛳葐⒑笸ＤＪ?，共8種供水組合控制模式?？蓪?shí)現(xiàn)比較多4臺(tái)變頻循環(huán)泵或7臺(tái)變頻固定泵方式控制。

　　實(shí)現(xiàn)每日6個(gè)時(shí)間段的壓力數(shù)字設(shè)定。

　　可指定周日或選擇年/周循環(huán)方式下的3個(gè)指定日期段，并能實(shí)現(xiàn)每日6個(gè)時(shí)間段的壓力數(shù)字設(shè)定。

　　有4種消防模式可供選擇：恒壓消防、所有泵切換到工頻運(yùn)行、生活供水照常啟動(dòng)消防泵、或關(guān)閉生活用水啟動(dòng)消防泵。

　　可設(shè)定1臺(tái)排污泵，能自動(dòng)檢測(cè)污水池液位或根據(jù)液位開關(guān)信號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排污。

　　可設(shè)定1臺(tái)休眠小泵，其中休眠起/止時(shí)間、休眠壓力及偏差容限可設(shè)。

　　TD2100具有的供水專用控制功能，使系統(tǒng)的調(diào)試非常簡(jiǎn)單、方便。而且功能強(qiáng)大，大大降低了設(shè)備成本，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)省了安裝調(diào)試時(shí)間。

　　3應(yīng)用實(shí)例對(duì)某員工樓生活供水系統(tǒng)進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)變頻恒壓供水?？刂乒δ軕?yīng)滿足：在手控狀態(tài)工作時(shí)，當(dāng)變頻器故障，可由控制柜按鈕直接工頻啟停水泵電機(jī)；在變頻手動(dòng)狀態(tài)工作時(shí)，由啟停按鈕控制主泵變頻軟啟、軟停方式工作，主泵可由兩臺(tái)泵交替轉(zhuǎn)換"在變頻自動(dòng)狀態(tài)工作時(shí)，水泵電機(jī)將一天分三個(gè)時(shí)段運(yùn)行，三個(gè)時(shí)段不重疊，各時(shí)段間隔可以修改，水泵電機(jī)由水壓信號(hào)控制按照三個(gè)預(yù)先水壓設(shè)定值變頻工作，主泵可由兩臺(tái)泵交替轉(zhuǎn)換"整個(gè)運(yùn)行過程應(yīng)由水箱液位信號(hào)保護(hù)水泵電機(jī)，缺水時(shí)水泵暫停運(yùn)行，以保護(hù)水泵。其原理見附圖。

　　注：虛線框內(nèi)的端子為轉(zhuǎn)換開關(guān)的端子，其他端子為變頻器上的端子附圖水泵變頻控制柜原理圖本實(shí)例由于采用供水專用變頻器TD2100，使系統(tǒng)的調(diào)試非常簡(jiǎn)單，而且操作方便、自動(dòng)化程度高，大大降低了設(shè)備成本，節(jié)省了安裝調(diào)試時(shí)間。系統(tǒng)投入運(yùn)行后供水調(diào)峰能力明顯提高，不僅對(duì)一天之內(nèi)的中午和晚上的生活用水高峰能正確自動(dòng)調(diào)節(jié)，而且大大減少了開泵、切換和停泵次數(shù)，減少了對(duì)設(shè)備的沖擊，延長(zhǎng)了其使用壽命。

　　4結(jié)束語自動(dòng)控制，工作穩(wěn)定；無級(jí)調(diào)速，噪音小，節(jié)約能量；壓力穩(wěn)定，穩(wěn)壓精度高；無沖擊電流，延長(zhǎng)水泵壽命等等優(yōu)點(diǎn)，使得變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)在供水行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。而供水專用變頻器的出現(xiàn)，使系統(tǒng)的調(diào)試更加簡(jiǎn)單、方便。克服了以往通用變頻器組成系統(tǒng)復(fù)雜、功能少、成本高的缺點(diǎn)。隨著越來越多的供水專用變頻器投入使用，供水系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量也將越來越高、越來越完善。