变频供水(6篇)

变频供水篇1

成本。

1变频恒压供水的基本原理

变频恒压供水系统主要包括PLC控制器、变频器、水泵、TC时间控制器、PID调节器、压力传感器、液位传感器以及动力控制线路等，这些控制与监测构件共同组成一个稳定的闭环系统。

通过该系统的电位器可以设定供水压力值，再通过该系统的压力传感器，将实测的管道压力值反馈到PLC控制系统，系统将实测水压反馈值与给定压力值进行PID和DTC运算，得出压力差值，最后由系统变频器控制输出不同频率和电压的电源来驱动并调节水泵工作，改变水泵输出的水压及流量，从而保证供水管道内的水压始终处于恒定状态。

在水厂的日常生产过程中，系统管理人员只需要对该系统控制柜面板上的按钮和相应指示灯进行操作即可，系统操作简单，并可保障供水管道内的水压稳定。

2变频恒压供水系统的操作方式

变频恒压供水系统主要包含两种运行形式，即手动运行和自动运行。手动运行主要是通过对具有相应功能按钮的操作，控制水泵的启动与停止状态。通常情况下，手动操作只有在系统变频器发生故障或需要对供水系统进行检修时才会启用，而在水厂的正常生产过程中，很少采用手动操作的这种运行方式；系统的自动运行就是通过主控制系统对供水管网压力及设备运行状态的实时监控，保障管网正常供水的过程。在启动自动运行系统后，水泵开始工作，供水管网中的压力逐渐上升，与此同时，系统中的压力传感器检测实时水压值，并传送至PID调节器，再经过与设定的压力参数的比较，得出差值并传输到供水系统的变频器，由变频器调解水泵电机的功率，实现供水管网的供水恒压。在供水系统的自动运行过程中，也会受到各种外部因素的影响，如：突然断电时，供水系统将停止运行，当电源恢复后，由变频器直接执行供水水泵的启动、循环等全部的操作，供水系统将自动恢复运行。

通常情况下，水厂变频恒压供水系统至少有四个供水水泵，当系统进入自动运行模式时，首先给1号水泵电机通电，并将电压传输到变频器，由变频器逐步控制提升1号电机的电源输入频率，直至达到设定的信号值，再以同样的控制方法陆续启动后续的供水水泵。在系统的自动运行模式下，操作人员需要重点关注压力参数的比较环节，可以适当地对电压参数进行修正，从而保障供水管网系统的供水稳定性，也可充分发挥出变频恒压供水系统的安全、节能、高效的强大功能。

3变频恒压供水系统的控制

3.1水泵的节能与调速策略

水厂变频恒压供水系统中的水泵，其扬程（H）、转速（n）、流量（Q）及轴功率（P）存在以下关系：Q=K1n、H=K2n2、P=K3HQ=K1K2K3n3=Kn3，其中K、K1、K2、K3为常数。根据公式，水泵的供水流量与其转速成正比，扬程与其转速的平方成正比，而对于水泵消耗的轴功率，则与其转速的三次方成正比。因此，调解水泵的运行转速不仅可以实现对供水管网进行调压的目的，对于系统节能也有着明显的效果。

3.2水泵调节的方法

3.2.1液力耦合器。此方法主要是通过耦合器以实现对水泵的变速控制，转速比越小，其控制的程度就会越高，所以效率较低。

3.2.2电磁离合器。这种调节方式的安全性较高，只需确保装置始终处于绝缘状态即可，而且结构相对简单、操作容易、成本较低，且无需较高的容量。但对水泵的转速进行调节后，其反应较慢并伴有较大的噪声污染及一定的转差损耗。

3.2.3动叶调节。这种调节方式需要在水泵内安设动叶结构。相对于其他调节方式来说，其调节稳定性更佳，并可实现较大范围的高效调节，但其结构繁杂、成本较高、自动调节的能力较差，只适用在较大型的供

水站。

3.2.4节流调节。节流调节即在水泵的输出口安设截流阀门，通过改变阀门的开口大小，以实现控制水泵供水流量的目的。在调节水泵输出流量的过程中，当阀门开口大小变化时，水流扬程也将发生改变，从而确保供水系统恒压控制的效率。这种调节方式的投资成本较低、安全可靠，但其能源损耗量也相对较高，常用在离心式水泵作业的供水企业。

3.3变频恒压供水技术

3.3.1自动投切。变频器的输出频率设有上限和下线，如果在变频器的输出频率已经达到其上、下极限，管网的水压仍无法满足水量要求时，PLC将开始执行投或切泵程序。当管网的用水量较小时，系统变频器只控制一台水泵稳定运行；而当用水量较大，变频器的输出频率已升至上限，仍无法确保管网的水压时，PLC将同时检测变频器的上限信号和控制器的压力下限信号，并将原变频情况下工作的水泵投入到工频状态，而系统备用泵则通过变频器启动后运行，从而确保管网水压及供水量的稳定。如果两台水泵仍无法满足水压要求时，可依次将变频工作的水泵投入工频状态，仅留一台备用泵变频运行；如果用水量降低，变频器释放最下线信号，此时PLC将控制工频运行的水泵停止工作，当下线信号仍然存在时，PLC将再次停止工频运行水泵，直至最低下线信号消失，管网恒压供水。

3.3.2启动程序。水泵在启动前，系统PLC将先行对清水池水位及水泵真空度进行检测，当水位满足启泵要求，水泵真空度已经形成，系统将开启水泵的启动程序。如果水泵的真空度不足，系统将先启动真空泵抽真空，在真空度及清水池水位满足要求后启动水泵。抽真空时，如果抽真空失败或系统运行过程中清水池过低，系统将停止水泵运行并发出报警。

3.3.3投泵程序。如果变频器输出频率已达上限，但管网水压仍低于设定压力值时，PLC将在规定的时间内计时，当管网压力达到了设定值，PLC放弃计时，否则开始变频调压；如果在规定时间内，管网压力仍无法到达设定值时，PLC将开始执行自动投切程序，以增加管网的供水压力和流量。

3.3.4切泵程序。如果变频器输出频率降至下限，但管网的压力仍大于设定压力值时，PLC将在规定的时间内计时，当管网压力满足设定值要求，PLC放弃计时，并继续变频调压；若仍然大于设定值，PLC将依次停止恒压泵并提高变频器频率，直至管网压力达到设定值要求。

3.3.5投切顺序。变频恒压供水系统遵循先投先切、先切先投”的原则，控制水泵切换。PLC将根据水泵的运行状况，自动将其排列到待运行或运行队列中，并自动执行投切。如果运行中的水泵出现故障，PLC会将其从切换的队列中退出，并告知维护人员进行修理。

4变频恒压供水系统检修及故障处理

4.1水泵的检修

通常情况下，水厂的变频恒压供水系统包含若干个供水水泵（一般不少于4个），当水泵经过长期的、不间断的运行时，就会进入疲劳状态，供水效率降低，进而产生故障。所以对水泵的检修是系统故障排除的重点，也是水厂供水系统定期检修的关键性工作。

在检修水泵时，应在不影响供水系统正常运行的前提下，停运某一台水泵并进行检修或故障排除，其他供水水泵需正常运行。此外，在水泵的检修阶段，要使用备用水泵来替代已运行一段时间的水泵，保证水泵的轮休和工作，以此避免并降低水泵故障的发生几率，提升水泵的使用寿命和工作效率。

4.2故障报警处理

在正常的运行过程中，变频器如果出现差压、超压缺相、故障等情况时，变频恒压供水系统将启动报警系统，并发出报警信号和报警声，同时PLC会根据实际运行情况自动检测并分析故障的程度，如果PLC判定故障程度比较严重时，供水系统将立即跳转到停机状态。如：系统出现超压、缺相、变频器故障或液位下限等故障时，报警系统会立即启动并发出故障警示，供水管理人员接警后，通过系统提示，便可获知故障点及其故障原因，以便及时展开维修并除故障，对避免系统事故的进一步扩大而恶化供水质量有着重要意义。

此外，如果是供水系统的变频器发生故障，为了避免供水系统的正常运行遭受影响，可将系统由自动运行方式转换为手动运行方式，以此确保供水系统运行的连续性，保证水厂的供水质量。

5结语

水厂的供水系统在采用PLC变频恒压供水技术后，可显著提升供水系统的安全性和可靠性，在技术上，真正实现了无人值守、全自动循环切换、变频恒压控制的运行，消除了各台水泵启动时所产生的大电流冲击，确保了供水系统设备的运行效率及稳定性能的优化，降低了水泵的转速损耗并延长了水泵的使用寿命，为提升水厂的供水质量和经济效益创收有着深远的意义。

参考文献

[1]满永奎.通用变频器及其应用[M].北京：机械工业出版社，1995.

[2]胡佑兵.基于PLC的变频恒压供水系统研究与实现[J].中国水运（下半月），2009，9（7）.

[3]中国城镇供水协会.城市供水行业2010年技术进步发展规划及2022年远景目标[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.

变频供水篇2

关键词：变频器恒压供水闭环控制节能

中图分类号：TN773文献标识码：A文章编号：

前言

鹤岗诚基水电热力有限责任公司南部供水系统由富力泵站、鹿林加压站和南山配水池组成，富力泵站以0.76Mpa恒压运行，在保证鹿林山地区用水的前提下，多余水量送到鹿林加压站，由鹿林加压站将水送至南山配水池，通过自流供南山地区用水。为保证富力泵站的恒压供水和南山配水池有调节水量的能力来满足南山地区用水，诚基水电热力有限责任公司在富力泵站、鹿林加压站安装了变频器，通过PLC实现了南部供水系统的自动化控制。

高压变频器的工作原理

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一种频率的电能控制装置。变频器由移相变压器、功率单元和控制器组成。它采用直接“高-高”形式，6KV输入直接高压6KV输出，6KV系列有15个功率单元，单元串联多电平拓扑结构，每相由5个功率单元串联而成，每个功率单元可以互换，其电路结构如图3为基本的交-直-交单相逆变电路，整流侧为二极管三相全桥，通过对IGBT逆变桥进行正弦PWM控制，可得到单相交流输出。

功率单元输入侧由移相变压器供电，移相变压器的副边绕组分为三组，构成30脉冲整流方式，经过多级移相叠加的整流方式，消除了大部分由独立功率模块引起的谐波电流，大大改善网侧的电流波形。输出侧由每个单元的U、V输出端子相互串接而成星型接法给电机供电，通过对每个单元的PWM波形进行重组，可得到阶梯PWM波形。这种波形正弦度好，可减少对电缆和电机的绝缘损坏，完全适合旧设备的改造。

控制器由高速单片处理器、人机界面和PLC共同构成，单片机实现PWM控制，人机界面提供了全中文监控界面实现远程监控和网络化控制，内置PLC则用于信号的逻辑处理。控制器与功率单元之间采用光纤通讯技术，低压部分和高压部分完全可靠隔离，系统具有极高的安全性，同时具有抗电磁干扰性能。控制柜内备有UPS不间断供电电源，当控制电源掉电时，不影响变频器的正常运行。恒压供水

富力泵站恒压供水的工作原理：测量元件为压力传感器，将它设在水泵机组出水口，Vi为恒定供水压力设定值，供水压力V作为输出量，构成闭环控制系统。变频器内部的PLC采集供水压力值V与泵站给定值Vi进行比较和运算，通过PID进行调整，将结果转换为频率调节信号送至变频器，直至达到供水压力的给定值Vi。不管系统供水流量如何变化，供水压力值V始终维持在给定压力值Vi附近。

液位控制

当鹿林加压站的来水量能够满足南山地区的用水量时，通过南山配水池的水位变送器输出的模拟量经过A/D转换经光纤送到鹿林加压站，再经D/A转换传到变频器的PLC中，由PLC控制水泵的转速达到南山配水池水位恒定的目的。当鹿林加压站的来水量不能满足南山地区的用水量时，加压站的水泵转速将不受南山配水池水位的控制，由鹿林加压站的来水流量计输出的模拟量信号通过PLC来控制水泵的转速，达到来水量与出水量的平衡，而南山地区的用水量将通过配水池内的水量来满足。以上控制过程都是在无人操作的情况下自动完成的，运行后取得了良好的经济效益和社会效益。社会效益

1.降低了职工的劳动强度，延长了设备的使用寿命。

2.富力泵站、鹿林加压站采用变频器后，实现了水泵的软启动，减少了工频启动水泵时所造成的对水泵、管路、闸阀等的冲击，增加了设备的使用寿命，减少了设备的维修量。

3.富力泵站根据设定的压力实现闭环运行恒压供水；鹿林加压站通过来水量和南山配水池的水位实现闭环运行。以上运行过程都是在变频器内PLC的控制下运行的，无需泵站运行人员对设备运行情况进行实时监控和频繁操作水泵，减轻了职工的劳动强度。

4.变频器的使用使电机从零转速启动，避免了工频启动电流大所造成的对电机和电网的冲击，延长了设备的使用寿命，节省了设备投资。

5.变频器具有完善、灵敏的故障检测、诊断、报警、跳闸等功能，保证电机水泵始终安全运行。

经济效益

1.富力泵站、鹿林加压站通过安装变频器调节水泵的转速来控制水泵的供水量，避免了因采用调节出水闸阀的开度来水泵供水量而消耗在阀板的能量损失，大大地节省电能。

富力泵站3#机组（355KW/6KV）在压力为0.76Mpa流量为900m3/h时工频运行的电流为33.5A。而在相同的压力、流量的情况下，变频运行的电流为27.3A。富力泵站安装变频器至今运行半年共节电：

P=1.732UICOS∮t

=1.732×6KV×（33.5-27.3）A×0.88×24H×180天

=24.5万千瓦时

以每千瓦时电0.5元计算可节资：0.5元/千瓦时×24.5万千瓦时=12.25万元

2.鹿林加压站1#机组（132KW/0.38KV）在压力为0.60Mpa流量为350m3/h时工频运行的电流为210A。而在相同的压力、流量的情况下，变频运行的电流为180A。富力泵站安装变频器至今运行半年共节电：

P=1.732UICOS∮t

=1.732×0.38KV×（210-180）A×0.88×24H×180天

=7.5万千瓦时

以每千瓦时电0.5元计算可节资：0.5元/千瓦时×7.5万千瓦时=3.75万元

3.按此方式运行南部系统一年可节电64万千瓦时，可节约资金32万元。

变频器运行的规划

富力泵站机械室内没有取暖设施，在没有安装变频器前电机运行电流高，电机本身产生的热量就能满足机械室内冬季的取暖问题；安装变频器后，电机运行电流低其产生的热量已无法满足室温的要求。变频器的变压器、功率模块均是发热元件，通过风机的强排风对其进行冷却，单位正在设计将热源进行收集、利用，用其解决泵房冬季取暖的问题。

利用变频器支持Profibus、Modbus、TCP/IP等种通讯协议，将变频器的运行参数传输到远端系统调度室，对其进行监测。还可以通过上位机对变频器进行实时状态监控，实现远方对变频器的启动、停车、设定运行频率、查看故障记录等控制操作，除安排必要的维修人员外可实现无人看守，从而降低劳动力。

变频供水篇3

关键词：变频器供水行业应用

0引言

一般城市管网的水压无法完全满足所有用水居民的用水需求，绝大部分用户须通过提升水压才能满足用水要求。以前大多采用传统的水塔，高位水箱等等增压设备，它们都必须由水泵以高出实际用水高度的压力提升水量，其结果大大增加了能量损耗。

1新、旧泵的测试

例如，我公司对6sh-655kw成套机电设备做如下测试：

75KW三垦变频器直拖旧泵测试数据表：

75KW三垦变频器直拖新泵测试数据表

由上述测试结果可得老式供水方式被全新变频供水方式取代具有多项优点：

1.1变频供水能灵活控制供水压力。

1.2采用变频供水节电效果明显。

1.3当异步电机在全压启动时从静止状态加速到额定转速所需时间小于0.5秒，这意味着在不足0.5秒的时间里，水的流量从零猛增到额定流量，在极短时间内流量的巨大变化将引起对管道的压强过高或过低的冲击，压力过高会爆管而过低导致管子的瘪塌。直接停机同样会引起压力冲击。从上表测试结果可见使用变频器调速后，可通过对加减速时间的合理预置来延长启动和停止过程，合理控制供水压力减少管道冲击，最大限度保护管网，管件，同时也提高电机水泵的使用寿命。从上述测试还可以看出泵老化时严重影响出水量供水压力，维护维修不及时泵效率会大幅降低。

2变频器的节能效果

变频器节能效果实际工作中更可观。例如，我公司有一水厂，水厂原供水方案为280KW机电系统一工一变两套系统向市区管网以0.18Mpa压力供水，工频供水系统为控制供水压力要采用勒阀门的方法。去年经技术改造改为两套供水系统均用变频器供水，严禁勒阀门通过变频器调频来控制供水压力。改变供水方法后该水厂当月电费较前月少近五万元，当年公司电费较上年减少近六十万元，可见使用变频器供水节能效果很明显，长期使用变频器经济效益可观。

变频调速恒压供水系统，经历了逐步完善的过程。综合早期的单泵恒压供水系统与近几年来被行业内人士普遍使用的多泵恒压调速供水系统诸多供水方式来看，我认为最优的恒压供水系统应为单泵直拖恒压供水系统。

3各种供水方式比较

例如，我单位现使用以下几种供水方式(以富士变频器为例)：

3.1变频器直拖电机变压（变流量）供水：优点：接线简单，使用电器件少，完全启用变频器自身功能运行稳定，节电效果较明显，维修率较低。缺点：只能变压（流量）运行，节能空间有剩余。

3.2多泵运行方式：控制回路用PLC(可编程控制器)设计以三泵为例：优点：可控制实现恒压（恒流量）供水。缺点：只有一台泵变频调速运行，其余各泵均工频运行，节能一般，部分能量未被挖掘出来。维修工作量较大，运行稳定性较好。

变频供水篇4

关键词水泵供水变频器恒压控制PLC

中图分类号：TU821；TP273文献标识码：A

1系统概述

1.1供水系统的发展

当今社会的供水方式向高效节能、自动可靠的方向发展，变频调速技术以其显著的节能效果和稳定可靠的控制方式，应用在城乡工业用水的各级加压系统、居民生活用水的恒压供水系统中。在变频恒压供水技术出现以前也有很多供水方式，如恒速泵直接供水和水塔供水等方式，但这些传统的供水方式，由于供水稳定性差、设备成本过高和场地受限等原因，已经不能很好地满足人们日常的供水需要。随着变频器的问世，变频调速技术在各个领域得到了广泛的应用。

1.2系统设计工况简介

3台水泵供水，压力控制点设在水泵出口处，用变频器、CPM1APLC、调节器等组成闭环调节系统，以保正水泵出口压力恒定。水泵的切换方式为：第一台泵作变频泵，第二、三台泵作变频备用泵。当第一台水泵运行至工频时切换至工频电网，第二台水泵变频运行；当第二台水泵运行至工频且压力达不到要求时，切换至工频，第三台泵变频起动。用水量减少时，依次停下第三台水泵，第二台水泵，顺序运行。当变频器出现故障时，所有水泵停机，报警。

1.3变频恒压供水系统原理分析

变频恒压供水控制系统的基本原理是：通过安装在管网上的压力传感器，把水压转换成4～20mA的模拟信号，采用电动机调速装置（变频器）与可编程控制器（PLC）构成控制系统，进行优化控制泵组的调速运行，并自动调整泵组的运行台数，完成供水压力的闭环控制，在管网流量变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。PLC控制变频恒压供水系统主要有变频器、可编程序控制器、压力变送器和水泵机组一起组成的完整闭环调节系统。

2系统设计

2.1系统主电路设计

由设计工况可知，每台水泵都有变频运行和工频运行两种工作状态，每台水泵都受两个接触器控制，一个接触器使水泵与变频器连接，另外一个接触器使水泵与电网电压连接。在启动变频调速时，先断开第一台的变频运行，切换为工频运行，再使第二台水泵与变频器连接。在停止变频调速时，先断开第三台的变频运行，断开第二台的工频运行，再使第二台水泵与变频器连接。切换时中间继电器控制使变频器无输出，这些都是由PLC控制的。

2.2控制电路的设计

本系统使用OMRONCPM1A系列PLC，在输入点方面，系统设有手动/自动、工作/检修、夜间三个旋钮开关需3个输入点；自动运行状态下，控制起动和停止需2个输入点；手动运行状态下，每台水泵都有起动和停机按钮，需8个输入点；每台水泵都有故障监测，需4个输入点；压力传感器的检测信号经PID的比较分析会产生压力上限、下限两种信号，需2个输入点；系统的液位监测也需1个液位下限的输入；变频器的故障也需1个输入点，共需21个输入点。在输出点方面，水泵M1、M2，M3即可变频运行，也可工频运行，M4只需工频运行，需PLC的7个输出点；变频器的运行与关断由PLC的1个输出点，变频器的故障报警与显示需1个输出点；切换时，中间继电器控制使变频器无输出需1个输出信号控制；每台水泵的都有故障显示灯，需4个输出点，输出点数量为14个。本系统选用CPM1A-40CDR-A-V1型PLC。

2.3系统工况分析

自动运行时液位下限的常闭闭合，当按下自动起动按钮进入自动运行状态，变频器运行，按下停机按钮变频器则停止运行，当夜间旋钮开关闭合或者变频器出现故障时，变频器则会停止运行，出现水位下限信号时变频器亦会停止工作。

当变频器开始运行时，1#水泵开始变频运行。当第一次水压到达下限时，1#泵变频运行断开，2#泵变频运行起动，此时1#泵需切换到工频运行，为了避免出现工频、变频同时接通的情况，所以延时5s后1#泵切换至工频运行。

1#水泵切换至工频后，2#泵变频运行，当第二次水压到达下限时，不满足供水需求，2#泵变频运行断开，3#开始变频运行，此时2#泵需切换到工频运行，为了避免出现工频、变频同时接通的情况，所以延时5s后2#泵切换至工频运行。

第二次压力下限到达后，定时器1接通，延时5秒，2#泵切换至工频，3#泵在延时前已经变频运行，当前1#泵、2#泵工频运行，3#泵变频运行。当夜间工作模式开启或者变频器故障时，3台泵均停机。

当用水量需求减小时，管网的压力减小，通过压力传感器的信号检测，传来压力上限信号，此时计数器1复位，3#泵与变频器切断停机，2#泵工频断开，延时5秒后，2#泵变频起动。此时2#泵变频运行，1#泵保持工频运行。

用计数器2来计数压力上限信号，当第二次上限信号到达，计数器输出ON，此时2#泵变频断开，1#工频断开，延时5秒后定时器2输出ON信号，1#变频运行。

当夜间用水量不大的时候，开启夜间模式，则1#、2#、3#均停机待起，此时夜间泵变频运行起动。当传来水位下限信号或者变频器故障，夜泵则将停止工作。

每台泵都有各自的故障报警指示灯。当工作状态时，变频器故障，变频器故障指示灯变亮，并报警，当把系统转入检修状态时，变频器故障灯与警铃都断开。

参考文献

变频供水篇5

关键词：无负压，传统，二次供水，污染，应用

近年来，随着城市建设步伐的加快，越来越多的高层建筑矗立在城市街头。如何选择科学合理、安全卫生的二次供水方式更好地保障高层供水成为城市二次供水面临的问题。如今，二次供水系统也经历了不同的发展阶段，从过去老式的水泵加屋顶水箱到后来的变频恒压供水，再到近年来的无负压变频恒压供水。

现就无负压变频恒压供水在城市二次供水中的具体应用进行简要的探讨。

1无负压变频恒压供水系统简介

无负压变频恒压供水系统是在传统变频恒压供水系统基础上发展起来的，主要由无负压调节罐、水泵、气压罐、智能控制系统等部分组成。无负压变频恒压供水系统是在采用独特的预压平衡技术、负压反馈技术、真空抑制技术及信号采集分析处理技术的基础上，采取完全与空气隔绝、外界管网不受影响为前提，利用原有供水管网压力进行高效节能供水的一种二次加压方式。

工作原理：供水管网中的自来水直接进入调节罐，罐内的空气从真空消除器内排出，待水充满后，真空消除器自动关闭。当供水管网能够满足用水压力及水量要求时，系统通过旁通止回阀向用户管道直接供水；当供水管网的压力不能满足用水要求时，系统通过压力传感器（或压力控制器、电接点压表）发出信号启动水泵运行。水泵供水时，若供水管网的水量大于水泵流量，系统保持正常供水；用水高峰期时，若供水管网水量小于水泵流量时，调节罐内的水作为补充水源仍能正常供水，此时，空气由真空消除器进入调节罐，消除了供水管网的负压，用水高峰期过后，系统恢复正常的状态。若供水管网停水导致调节罐内的水位不断下降，液位探测器发出水泵停机信号保护水泵机组。

2无负压变频恒压供水系统的特点

无负压变频恒压供水系统是在传统恒压供水系统的基础上发展起来的一种新型供水系统，其主要特征是取消了泵前的水池或水箱，水泵直接从市政供水管网上吸水，通过先进的自动控制系统对泵前和泵后压力进行调节。

无负压变频恒压供水系统主要具有以下优点:

1)清洁卫生

传统的水池二次加压供水方式采取的是自来水直接进入水池中，水池的水易被赃物甚至动物尸体所污染，尤其在夏天易产生藻类或滋生蚊虫，直接影响到用户的身体健康。无负压变频恒压供水系统由于删减了泵前的水池或水箱，实现了全封闭供水,，从根本上杜绝了自来水在水池或水箱中滞留时与空气接触而产生的水质污染，利用调节装置采用全封闭式供水方式，消除了二次污染。

2)节能高效

传统的水池二次加压供水方式的水池是用来储存水的，原有的供水管网水压释放为零，浪费了管网原有压力能。无负压变频恒压供水系统利用调节装置与供水管网连接，可充分利用管网的压力能，直接利用市政供水管网余压，实现叠压供水，不但节约大量的运行成本，而且降低水泵的装机容量；同时采用变频方式进行软启动，避免了电流冲击；实现恒压控制，也避免了对管网的冲击，延长了管路及阀门的寿命。

3)结构紧凑、节省投资

传统的水池二次加压供水方式需建造水池，工程总投资大，并且使用过程中要定期清洗，不但增加了工程的总投资，还增加了日常的维护费用。无负压变频恒压供水系统利用调节装置供水，取消了泵前的水池（或水箱），节省投资，减少占地，可以通过提高防护等级实现供水系统室外安装，取消水泵房，增加建筑物的有效使用面积。同时可根据用户的现场情况可以采用立式或卧式不同的安装方式，检修方便。

无负压变频恒压供水与传统变频恒压供水对比表

3无负压变频恒压供水系统的适用范围

1)适用于供水管网压力不足地区的加压给水。

2)新建改建扩建的住宅小区、写字楼、综合楼生活用水。

3)供水企业中间加压泵站。

4)工矿企业的生活、生产用水等。

5)各种循环水系统。

尽管无负压变频恒压供水有它自身的优点，但是由于其技术特点，应用上也存在一定的局限性。当用户最大用水量大于供水管网最小进水量时，即出现求大于供的情况时就不允许采用无负压变频恒压供水，在可能对市政供水管网造成污染的场所也不能应用。主要包括以下场所：1)城市供水管网经常停水的区域；2)城市供水管网可利用水头过低的区域；3)城市供水管网供水Q（水量）、H（压力）波动过大的区域；4)使用无负压供水设备后，对周边现有(或规划)用户用水会造成严重影响的区域；5)供水保证率要求高，不允许停水的用户；6)凡可能对市政管网造成回流污染危害的相关行业，如医院、化工行业等。

4无负压变频恒压供水系统在保定市二次供水中的应用

保定市市区面积近110平方公里，用水人口近100万，城市供水管网平均水压0.3MPa，供水普及率达100%。随着城市发展，新建居民小区多为10层以上高层住宅。为保证高层供水，需配套建设二次供水系统。2005年以前，主要采取的是传统的蓄水池二次加压供水方式。这种二次供水方式最容易发生二次供水水质污染事件。保定市市区发生的最严重的一次二次供水污染事件是1994年10月，在南大街小区B区，由于二次供水设施设计不合理，蓄水池溢水口设计较低，并直接与雨水管道相连。当时小区内污水管道堵塞，污水流入雨水管道里，然后流入到蓄水池中，造成二次供水污染，数百人受害。2005年以后，市区二次供水逐步采取无负压变频恒压供水方式，每年新增设备在30套左右。近年来，从未发生一起因无负压变频恒压供水造成的水质事故。

5无负压变频恒压供水系统未来的发展趋势

变频供水篇6

关键词：变频调速；恒压供水；节能

中图分类号：TP272文献标识码：A文章编号：1009-8631（2011）01-0043-02

一、基本原理

变频恒压供水系统通过异步电机的转速控制水泵的出水流量，根据交流电机转速n与供电电源频率f之间的正比关系（1），连续调节供电电源频率即可连续平滑地调节交流电机的同步转速，因此供水系统的变频实质就是异步电机的变频调速。

式中，f为定子工作电源的输入频率，p为磁极对数，n为转子转速，s为转差率。

二、系统设计

变频恒压供水系统由PLC、变频器、水泵机组、压力传感器、低压电器及辅助部件构成，如图1所示。

变频恒压供水系统的控制模式包括自动控制模式和手动控制模式。压力传感器采集主水管网实时水压，变频器根据实时水压和设定水压进行PID调节，PID输出量调节运行频率，通过控制水泵的出水量实现了管网压力的稳定；如果运行频率为上限频率或下线频率，且延迟一定时间（比如1-2分钟）后，PLC进行水泵机组的增减切换。

在自动控制模式下，系统起动后接通变频器。假定增泵切换顺序为l#水泵机组、2#水泵机组、3#水泵机组，减泵切换顺序为3#水泵机组、2#水泵机组、l#水泵机组。l#水泵机组变频调速运行，若实时水压小于设定水压，则运行频率上升；当运行频率达到上限频率且延迟一定时间后，PLC将l#水泵机组切换到工频，同时启动2#水泵机组变频调速运行；同理，PLC可实现2#水泵机组、3#水泵机组间的增泵切换。在第l#、2#水泵工频运行，3#水泵机组变频调速运行的情况下，若实时水压大于设定水压，则运行频率下降；当运行频率达到下限频率且延迟一定时间后，PLC控制3#水泵机组停机，同时将2#水泵机组切换至变频调速运行；同理，PLC实现2#水泵机组、l#水泵机组间的减泵切换。

在系统发生故障的情况下采用手动控制模式。实时水压小于设定水压时，手动将当前水泵机组切换至工频运行，并增加另一水泵机组变频运行。实时水压大于设定水压时，手动切断当前水泵机组的电源，同时将一组工频运行的水泵机组切换为变频调速运行。

（一）控制部分

变频恒压供水系统通过PLC和变频器联合控制，实现管网压力的稳定。

1.PLC

PLC是整个变频恒压供水系统的控制核心，其通过变频器和接触器实现对水泵机组的切换和顺序控制。本系统选用FX2N-32MR型PLC，接线图、I/O分配表如图2、表1所示。

2.交-直-交变频器

交-直-交变频器通过整流电路将工频交流电转换为直流电，直流电经过平滑滤波后，由逆变器转换为频率可调的交流电，为电机供电。变频器运行频率可在较大范围（0-400Hz）内调节，但实际应用中，其调节范围为20Hz左右-50Hz。本系统选用内置PID的三菱FR-A540系列变频器，其控制接线图如图3所示。

（二）水压检测

压力传感器检测主水管网的实时水压，并将压力信号转换为4～20mA或0～5V的电信号。本系统中采用CY-YZ-1001型绝对压力传感器，量程为0～2.5MPa，工作温度为5℃～60℃，供电电源为28±3DCV。

（三）执行机构

根据系统供水流量大小、扬程高低等选择本系统的水泵机组。为取得较好节能效果，使水泵机组运行于高效区，本系统选用ISG型立式离心泵40-160（I），其参数如表2所示：

三、软件部分

系统软件部分由主程序、自动运行程序、手动运行程序和报警程序等模块。

主程序主要完成系统初始化、运行模式选择、根据检测的实时水压调节运行频率、由运行频率与上限频率、下限频率的关系控制增泵或减泵。主程序流程图如图4所示。

自动运行程序和手动运行程序分别在自动模式和手动模式下，通过开关线圈控制水泵机组的运行、增泵切换顺序、减泵切换顺序。自动运行程序和手动运行程序的总切换顺序功能图如图5所示。

另外，在热继电器断开、单组水泵机组同时接通工频和变频时，系统发出报警，水泵机组停止运行。

四、结语

本系统采用变频调速减小了供水水泵的频繁启动，并使水泵机组高效运行，从而节约能源，减小对电网的冲击。

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