謝榮 段偉飛 趙強(qiáng)利

摘 要：變頻恒壓供水設(shè)備是一種新型的節(jié)能供水設(shè)備。文章通過(guò)介紹變頻恒壓供水設(shè)備的系統(tǒng)組成、設(shè)備特點(diǎn)、壓力控制、供水組成方式、控制方式、控制方式的比較及類型，從而掌握變頻恒壓供水設(shè)備的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：變頻恒壓；供水設(shè)備；變頻器；PID控制

1 變頻恒壓供水設(shè)備的系統(tǒng)組成

變頻器是整個(gè)變頻恒壓供水系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。其系統(tǒng)組成框圖（變頻恒壓供水圖）如下

圖中，水泵電機(jī)是輸出環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)速由變頻器控制，實(shí)現(xiàn)變流量恒壓控制。變頻器接受PID控制器信號(hào)對(duì)水泵進(jìn)行速度控制，壓力傳感器檢測(cè)管網(wǎng)出水壓力，把信號(hào)傳給PID控制器，PID控制器調(diào)節(jié)變頻器頻率來(lái)控制水泵轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。變頻器本身具有PID調(diào)節(jié)功能，可以不選用外置PID調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)更加平穩(wěn)。

2 變頻恒壓供水設(shè)備的特點(diǎn)

2.1 不產(chǎn)生負(fù)壓

該設(shè)備與自來(lái)水主管網(wǎng)直接連接取水時(shí)，加壓運(yùn)行不會(huì)造成自來(lái)水主管網(wǎng)產(chǎn)生負(fù)壓。

2.2 設(shè)置壓力

通過(guò)調(diào)節(jié)許可壓力控制閥能夠設(shè)置自來(lái)水主管網(wǎng)許可吸水壓力。

2.3 可借壓

當(dāng)設(shè)備超過(guò)許可吸水壓力和流量時(shí)，可以在主管網(wǎng)的壓力基礎(chǔ)上增壓。

2.4 變頻恒壓

設(shè)備實(shí)時(shí)通過(guò)壓力傳感器檢測(cè)出口壓力，再將實(shí)測(cè)值和設(shè)定值進(jìn)行對(duì)照，反饋到控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)發(fā)出電機(jī)及水泵投入臺(tái)套數(shù)和變頻器輸出頻率信號(hào)，以追蹤用水曲線來(lái)實(shí)現(xiàn)恒壓。

2.5 超靜音

考慮到噪聲對(duì)人的危害，采用專用靜音變頻器，運(yùn)用成熟的消音設(shè)計(jì)手段，故系統(tǒng)能超靜音運(yùn)行。

2.6 停電不停水

當(dāng)供電線路因故障停電時(shí)，控制系統(tǒng)通過(guò)預(yù)設(shè)定的觸發(fā)狀態(tài)等手段能夠?qū)崿F(xiàn)停電不停水，也就是說(shuō)，停電時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換為自來(lái)水壓力供水。

2.7 自動(dòng)化程度高

系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，具有手動(dòng)或自動(dòng)切換、主泵和副泵定時(shí)輪換、壓力調(diào)節(jié)、高電壓保護(hù)、低電壓保護(hù)、恒壓保護(hù)、漏相保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)、缺水保護(hù)、漏水檢測(cè)補(bǔ)償、不用水停車、瞬間跳閘保護(hù)等功能。

3 變頻恒壓供水設(shè)備的壓力控制

當(dāng)自來(lái)水管網(wǎng)壓力超過(guò)啟動(dòng)壓力預(yù)設(shè)值時(shí)，與出水管路連接的壓力罐開始供水；當(dāng)自來(lái)水管網(wǎng)壓力等于啟動(dòng)壓力預(yù)設(shè)值時(shí)，設(shè)備控制系統(tǒng)立即發(fā)出信號(hào)，水泵啟動(dòng)，在水泵運(yùn)行過(guò)程中，管網(wǎng)壓力等于停止壓力時(shí)，設(shè)備控制系統(tǒng)立即發(fā)出信號(hào)，水泵停止；當(dāng)啟動(dòng)的水泵滿負(fù)荷運(yùn)行后管網(wǎng)壓力仍未達(dá)到停止壓力時(shí)，啟動(dòng)的水泵數(shù)增加。

4 變頻恒壓供水設(shè)備的供水組成方式

變頻恒壓供水設(shè)備主要由變頻控制電氣柜、水泵、穩(wěn)壓罐、壓力傳感器等組成，可以始終保持設(shè)備壓力表壓力等于用戶預(yù)設(shè)值。能夠用于一般生活或生產(chǎn)供水。供水系統(tǒng)的組成方式有以下兩種類型：

（1）變頻恒壓供水設(shè)備與自來(lái)水主管網(wǎng)連接供水，當(dāng)供水壓力滿足需要時(shí)，正在運(yùn)行的全部水泵將自動(dòng)停止。反之，當(dāng)供水壓力不能滿足需要時(shí)，設(shè)備控制系統(tǒng)立即發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，設(shè)備啟動(dòng)，增大壓力滿足用戶用水需求。

（2）增加輔加氣壓罐或輔加小泵可以徹底消除小流量或零流量供水時(shí)電量的消耗。

5 變頻恒壓供水設(shè)備的控制方式

設(shè)備采用成熟的智能化控制技術(shù)，具有手動(dòng)或自動(dòng)切換、主副泵定時(shí)間交替輪換，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。一臺(tái)變頻器起到了多臺(tái)變頻器的效果并節(jié)約電量，軟啟動(dòng)水泵及輔助泵的啟動(dòng)電流為額定電流的200～300%?？刹捎昧艘韵聝煞N運(yùn)行模式：

（1）增量運(yùn)行方式（見(jiàn)表1）。

表1

（2）交替運(yùn)行方式是恒壓變頻供水的基本功能，所有水泵停止后再啟動(dòng)時(shí)最初啟動(dòng)的泵變頻調(diào)速運(yùn)行，該泵為主泵。每次啟動(dòng)或任意設(shè)定時(shí)間內(nèi)交替啟動(dòng)主泵以防止某臺(tái)泵頻繁啟動(dòng)（見(jiàn)表2）。

表2

6 變頻恒壓供水設(shè)備的運(yùn)行曲線圖

從運(yùn)行曲線圖可以看出利用智能控制技術(shù)，在流量極度變化的情況下保持恒壓，可以看出變頻恒壓供水系統(tǒng)為我們提供了供水條件最優(yōu)越的性能。

7 兩種供水設(shè)備控制方式的比較

變頻恒壓供水設(shè)備采用的是閉環(huán)控制方式，不斷的采集，不斷的反饋，不斷的調(diào)控水泵的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到用戶管網(wǎng)供水壓力的恒定。

氣壓供水設(shè)備采用的是開環(huán)控制方式，采集信號(hào)，反饋信號(hào)，控制水泵。但不能調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，只能利用隔膜穩(wěn)壓罐小量地達(dá)到供水壓力平穩(wěn)。

8 變頻恒壓供水設(shè)備的控制方式類型

8.1 氣壓式供水

8.2 生活水池自灌式供水方式

8.3 生活水池自吸式供水方式

此種供水方式水池的液位低于水泵的進(jìn)水口，稱為自吸式。水泵吸水不可靠，經(jīng)常出現(xiàn)引水掉水的現(xiàn)象，設(shè)置一個(gè)引水罐，如圖，泵前加一引水罐便可消除引水掉水的現(xiàn)象。

8.4 水井變頻供水方式

設(shè)備采用潛水泵變頻控制，即可以控制一臺(tái)泵，也可以控制數(shù)臺(tái)泵，每臺(tái)泵均根據(jù)用水量的變化自動(dòng)運(yùn)行。

9 結(jié)束語(yǔ)

變頻恒壓供水設(shè)備是將變頻調(diào)速器、電機(jī)及水泵三者組合而成的機(jī)電一體化節(jié)能供水設(shè)備。該設(shè)備以水泵出水端的水壓為預(yù)設(shè)定參數(shù)，通過(guò)PLC自動(dòng)控制變頻器的輸出頻率來(lái)調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)用戶整個(gè)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)定于設(shè)定的壓力值。這樣就保證了整個(gè)用戶管網(wǎng)隨時(shí)都有充足的與用戶預(yù)設(shè)的水壓和隨用戶的用水情況變化而變化的水量。

參考文獻(xiàn)

[1]黃華.變頻技術(shù)及應(yīng)用.[J].北京大學(xué)，2013，第1版.

[2]城市供水行業(yè)職業(yè)技能培訓(xùn)叢書編委會(huì).供水設(shè)備維修電工.[J].中國(guó)建材工業(yè)出版社，2005.

[3]CJ/T303-2008穩(wěn)壓補(bǔ)償式無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備.