陳建平

（福建省南平市水務(wù)發(fā)展有限公司）

變頻器在恒壓供水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

陳建平

（福建省南平市水務(wù)發(fā)展有限公司）

本文介紹了變頻器在市政管網(wǎng)恒壓供水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，通過實例說明變頻器在節(jié)能降耗、自動化改造和設(shè)備保護(hù)三個方面所取得良好的效果，表明變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中是不可替代的設(shè)備。

變頻器；節(jié)能降耗；自動化恒壓控制系統(tǒng)

電耗是我司供水當(dāng)中消耗的最主要能耗，其費(fèi)用支出占總制水成本30～40％。降低電耗是我司一項長期而艱巨的任務(wù)，是實現(xiàn)國家“十一五”規(guī)劃綱要提出的節(jié)能減排要求的最好體現(xiàn)。為了降低能耗，我司在各水廠的給水泵房的每臺機(jī)組都安裝了ABB變頻器，充分利用變頻器的內(nèi)置功能，實現(xiàn)了市政管網(wǎng)的恒壓供水，降低能耗、節(jié)約了成本。

1　變頻器工作原理

變頻器的工作原理是把市電（380V、50Hz）通過整流器變成平滑直流，然后利用半導(dǎo)體器件組成的三相逆變器，將直流電變成可變電壓和可變頻率的三相交流電，采用微處理器編程的正脈寬調(diào)制方法，使輸出波形近似正波，用于驅(qū)動異步電動機(jī)，實現(xiàn)無極調(diào)速。所以通過改變供電頻率來改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)水泵流量的目的。變頻恒壓供水控制系統(tǒng)通過檢測管網(wǎng)壓力變化，或者按設(shè)定要求隨時間變化而自動調(diào)整壓力給定值，通過壓力變送器，將管網(wǎng)壓力反饋給PID儀表，求出壓力偏差，然后進(jìn)行邏輯判斷和人工神經(jīng)元控制算法數(shù)字調(diào)節(jié)運(yùn)算。目的是控制變頻器的輸出頻率和輸出電壓，從而調(diào)節(jié)變頻泵的轉(zhuǎn)速，控制多臺變頻泵和工頻泵的啟停而達(dá)到恒壓變頻供水的目的。變頻器的頻率超限信號（一般可作為管網(wǎng)壓力極限信號）可實時通知PLC進(jìn)行變頻泵邏輯切換。為防止水錘現(xiàn)象的產(chǎn)生，泵的啟停將聯(lián)動其出口閥門。

2　節(jié)能降耗的成果

我司新建水廠自從2007年12月完成對給水泵房的改造，2008年1月開始使用變頻器運(yùn)行機(jī)組至今，在市政管網(wǎng)恒壓供水、節(jié)能降耗和機(jī)組設(shè)備的保護(hù)方面取得了良好的效果。在2008年以前，新建水廠的千噸水電耗是330度/千噸，改造后是275度/千噸，年共水量為1400萬t，年節(jié)電77萬度電、達(dá)16.67％。

3　變頻恒壓控制系統(tǒng)

變頻恒壓供水系統(tǒng)是采用可編程控制器、PID儀表和交流變頻器而研制成的新一代產(chǎn)品，通過壓力變送器和PLC構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。按恒壓、節(jié)能節(jié)水的優(yōu)化運(yùn)行原則，隨著用水量的變化，PID儀表不斷的進(jìn)行壓力采樣，PLC進(jìn)行邏輯運(yùn)算自動控制機(jī)組中泵的轉(zhuǎn)速和換泵，從而實現(xiàn)全自動恒壓變頻供水。變頻恒壓供水系統(tǒng)主要由變頻控制柜、壓力傳感器、水泵等組成。變頻控制柜由斷路器、變頻器、接觸器、中間繼電器、PLC等組成。

當(dāng)市政管網(wǎng)壓力傳感器的壓力信號（4～20mA模擬量信號）傳送給數(shù)字PID控制器，控制器根據(jù)壓力設(shè)定值與實際檢測值進(jìn)行PID運(yùn)算，并給出信號直接控制變頻器的轉(zhuǎn)速以使管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定。當(dāng)用水量不是很大時，一臺泵在變頻器的控制下穩(wěn)定運(yùn)行；當(dāng)用水量大到變頻器全速運(yùn)行也不能保證管網(wǎng)的壓力和穩(wěn)定時，控制器的壓力下限信號與變頻器的高速信號同時被PLC檢測到，PLC自動將原工作在變頻狀態(tài)下泵投入到工頻運(yùn)行，以保持壓力的連續(xù)性，同時將一臺備用的泵用變頻器起動后投入運(yùn)行，以加大管網(wǎng)的供水量保證壓力穩(wěn)定。若兩臺泵運(yùn)轉(zhuǎn)仍不能達(dá)到要求，則依次將變頻工作狀態(tài)下的泵投入到工頻運(yùn)行，而將另一臺備用泵投入變頻運(yùn)行。當(dāng)用水量減少時，首先表現(xiàn)為變頻器已工作在最低速信號有效，這時壓力上限信號如仍出現(xiàn)，PLC首先將工頻運(yùn)行的泵停掉，以減少供水量。當(dāng)上述兩個信號仍存在時，PLC再停掉一臺工頻運(yùn)行的電機(jī)，直到最后一臺泵用變頻器恒壓供水。另外，控制系統(tǒng)設(shè)計4臺泵為兩組，每臺泵的電機(jī)累計運(yùn)行時間可顯示，24h輪換一次，既保證供水系統(tǒng)有備用泵，又保證系統(tǒng)的泵有相同的運(yùn)行時間，確保了泵的可靠使用壽命。

4　結(jié)束語

由變頻器為主的變頻恒壓控制系統(tǒng)，構(gòu)成了多臺泵的自動控制的最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式，使得水廠供水自動化和供水調(diào)度系統(tǒng)自動化得以實現(xiàn)。從而大大節(jié)約了人力、物力，為供水行業(yè)更快、更高、更強(qiáng)的發(fā)展提供了一條可行之路，是我司今后節(jié)能降耗的首選方案。

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