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變頻供水系統范文1
關鍵詞：變頻；恒壓供水；模糊PID控制
水資源和電能在我們的日常生活和工作中起著至關重要的作用，雖然我們國家資源豐富，但資源的浪費和污染也非常嚴重，所以做好節能減排的工作是非常迫切的。為了能夠滿足城市高效節能的供水要求，應該對從前的供水系統進行優化，把從前傳統的供水系統轉變成恒壓變頻供水系統，提高供水系統的自動化控制程度，增強中小城市供水系統的性能，科學合理的降低供水能耗、實現高效供水。
在以前的供水系統中傳統的PID控制方式已經取得了較好的控制效果，而本文通過傳統PID控制方式與模糊控制方法相結合，來探索一種更好的控制策略，提升恒壓供水系統的供水性能。這種新的供水控制策略可以使得供水節能效果更顯著，操作更加簡單，調節時間大大的縮短，提升恒壓供水的穩定性、安全性，為人民的生產生活做好保障。這種供水系統的應用范圍非常廣，既可以用于中小城市的市政供水又可以用于化工和其他工業用水中。
目前，恒壓變頻供水方式是新型的供水方式，它可以靈活的控制水泵的轉速來改變供水管網的水流量，當用水流量較大時，系統的各臺水泵逐漸啟動，并利用變頻/工頻切換來實現供水管網的水壓恒定，以保證用戶正常用水；而夜間用水量減少時，恒壓變頻供水系統將根據用水情況逐漸減少工作的水泵數量，并通過工頻切換為變頻的方式實現管網水壓的恒定，保證供水流量一直跟隨用水流量的變化而變化。
供水的目的是為了滿足用戶的用水需求，而用水流量和供水流量是影響供水管網壓力的最直接原因。當系統的供水量小于用水量時，管網水壓下降；當供水量等于用水量時，管網水壓恒定；當供水量大于用水量時，管網水壓上升。由此可見，供水管網的壓力是反映供求之間矛盾的關鍵。因此，可將供水管網的水壓作為檢測量，由系統根據管網水壓的變化改變水泵機組的頻率，進而調節供水量，實現供水流量和用水流量之間的動態平衡，使恒壓變頻供水系統穩定地工作在管網水壓的設定值。
變頻技術簡單地說就是把直流電變換為電壓和頻率可變的交流電，或者把電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為電壓和頻率可變的交流電。前者即將直流電轉變為電壓和頻率可變的交流電需要經過逆變的過程，而后者即將電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為電壓和頻率可變交流電需要經由整流和逆變兩個過程，逆變是整流的逆向過程。在這些變化過程中，電源頻率均發生了變化。
近年來，恒壓供水系統通常結合變頻調速根據管網壓力的變化情況通過微機監測和運算，自動地調節水泵轉速以滿足用戶用水的要求。這樣的供水系統具有顯著的節能效果和可靠地穩定性，因此是目前最合理的先進供水系統。
恒壓變頻供水系統將可編程控制器作為控制中心，通過檢測實際管網水壓與管網水壓的設定值進行比較，經運算處理后輸出控制信號改變水泵的工作頻率，使供水系統自動穩定于設定的管網壓力值，實現管網水壓的閉環調節。當用水量增加時，系統調節水泵的工作頻率使水泵的轉速提高，加大供水量；當用水量減少時，系統調節水泵的工作頻率使水泵的轉速減小，進而減少供水量，這樣既保證了供水效率又滿足了用戶對水壓的要求，實現了“用多少水，供多少水”。
這種供水方式不需要建造高位水箱、水塔等，既節約了成本，又沒有了水質二次污染的可能，是一種理想化的供水方式。這種供水方式是目前較先進的供水方式，比傳統的供水方式可靠性更高，穩定性更好，既節能環保又安全高效，自動化水平高，而且經濟實惠。并且這種變頻供水系統在生活中的應用越來越廣，范圍越來越大，不僅適用于工廠、學校、居民區等用水場合，也適用于各種自來水廠、供暖循環用水系統和工廠循環冷卻水系統等。
恒壓變頻供水系統的發展離不開變頻調速技術，變頻調速技術是恒壓變頻供水系統的核心。通過調查研究發現國外都是采用一臺水泵配一臺變頻器的方式，這樣就要求在一套供水系統中有多少臺水泵機組就要有多少臺變頻器，成本較高，加大了生產投入。隨著變頻技術在供水系統中的應用越來越廣泛，大家逐漸發現并認同恒壓變頻供水系統具有明顯的節能效果，自動化水平高，而且還具有高穩定性和較強的可靠性。很多國外生產廠家最先發現商機，開始完善變頻器的功能，生產出可以應用于供水系統的變頻器。像日本Samco公司，就推出了高度集成的供水基板，這種供水基板是將多種硬件設備集成在一起，然后通過命令等形式完成其控制功能，這種基板上擁有配備齊全的功能模塊，可以直接控制基板里邊的電磁接觸器動作，并且具備“變頻泵固定模式”和“變頻泵循環模式”兩種形式。但是這種專用的變頻器基板構成的供水系統最多只能有7臺水泵機組。這種配置雖然將電路高度集成化，降低了生產成本，但系統的動態性能和穩定性不高，局限了系統本身的帶負載能力，而且輸出接口的擴展功能沒有靈活性，無法實現數據通信，不能用于要求較高的供水系統，在實際應用過程中會產生很大的局限性。
目前在做變頻恒壓供水系統時，國內很多公司都采用了與國外一樣的控制方式構成供水系統的閉環調節，即單臺變頻器帶動單臺泵或者單臺變頻器控制多個泵。在這些供水系統中有的企業為了節省成本采用單片機及相應的軟件予以實現。如原深圳華為電氣公司，推出了無需外接PLC和PID調節器的恒壓供水專用變頻器（5.5kw-22kw），這種專用變頻器很多最多控制4臺電動機 ，操作不太方便，同時其輸出接口限制了帶負載容量，又不具有數據通信功能，而且在系統的節能性、開放性、穩定性等方面還遠遠不能滿足用戶的需要，是以只可把它用于用水需求小系統。還有一些公司采用傳統的PID控制方式，并將可編程邏輯控制器與通用變頻器一起使用來構成供水系統，并配合觸摸屏、組態軟件等監控軟件等。這種控制方法比較集約化，節約成本，而且系統的可靠性提高，方便工作人員集中管理，并且系統的編程和調試操作簡單。
隨著科技的發展，電氣電子行業的產品不斷地更新換代，變頻器也逐漸的被廣泛應用。在恒壓供水系統中，這種應用已經不再陌生，恒壓變頻供水系統的系統性能也在不斷改善。為了能更好的應用于工業生產和人民生活，通常結合先進算法對恒壓變頻調速系統進行設計以提高變頻恒壓供水系統的性能。
參考文獻
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變頻供水系統范文2
隨著電力電子器件向大功率化、高頻化、模塊化、智能化方向發展，極大地促進了變頻調速整機系統性能的提高，變頻器整機的控制性能、自診斷和自保護功能越來越強。在變頻調速控制系統中，加入微處理器、單片機、PLC構成的復合系統功能更強。各種功率水平、價格檔次且性能上各具特點的變頻器廣泛應用于工業生產、社會生活的各個領域。在城市供水系統中，使用變頻調速技術，在提高供水質量及優化供水系統性能的同時，節電效果可觀。下面就北京局部地區的小區、飯店供水系統的變頻調速技術應用例給予介紹和分析。
2某小區熱水供暖系統一次網中調速供水應用例
北京育新花園小區熱水供暖系統一次網采用3臺ISB200/150-400-50A型水泵，其中1臺備用。根據系統一次網的設計流量，采用1臺水泵即可滿足系統的正常使用要求。熱水供暖系統一次網為實現在室外溫度變化時，循環水泵保持在最佳流量工況下運行的目標，系統一次網的循環流量應隨著系統熱負荷的變化而動態調整。對小區熱水供暖系統一次網采用“質量-流量優化調節”，對應不同的熱負荷，系統循環水量在整個采暖季的分布情況和調節情況對應關系如表1。
表1系統一次網循環水泵兩種方法調節流量時的軸功率比較
表1中數據表明:系統一次網在流量為159t/h和300t/h的工況下運行的時間較多，大約各占700個小時;而流量小于150t/h和大于400t/h的工況運行時間較少，大約各占80個小時。用變頻器驅動水泵電機，進行質量-流量優化調節，實現供暖系統的優化運行。
表1中的數據給出了熱水供暖系統一次網中在不同的循環水量狀態下運行時，傳統的循環水泵閥門調節和變頻調速調節的軸功率對比。電價以0.6元/kWh計算，系統一次網循環水泵在一個采暖季里，采用閥門調節流量，運行電耗費用:123，9022×0.6=7.4萬元(人民幣);采用變頻調速方式，運行電費支出:43，040×0.6=2.6萬元。一個采暖季中，小區熱水供暖系統一次網循環水泵使用變頻調速方式可減少電耗80，802kWh，節省費用4.8萬元。
市場上變頻器的價格大約在800～900元/kW，ISB200/150-400-50A型水泵的功率為75kW，循環水泵配用變頻調速設備使用投資大約為元6萬元左右，從統計數據上看，不到兩個采暖季就可收回投資。
3某飯店供水系統應用例
北京西直門外地區某飯店的供水系統原來由3臺泵組成，每臺泵的出水管均裝有手動閥門，供檢修和調節水量用。經變頻調速改造后，新系統中除了有變頻器以外，還有反映管網壓力的壓力傳感器和電接點壓力表及信號放大系統，還有實現邏輯控制的PLC。PLC控制3臺水泵的啟動和停止，壓力傳感器為變頻器提供了反饋量，并和變頻器組成了壓力閉環系統，使系統始終在恒壓狀態工作。電接點壓力表用來檢測管路的最小壓力。
新系統中，一臺變頻器循環啟動3臺泵，1號、2號泵的功率是15kW,3號泵為11kW。經測算1號泵或2號泵全力工作一般就會滿足整個系統的最大用水量，3號泵是備用泵。白天供水投入1號泵，使它工作在變頻調速狀態，構成壓力閉環系統。但為了均衡水泵的使用壽命，采用定時換泵的方式8小時輪換一個班次，即8小時后，2號泵工作運行，1號泵轉為備用，循環使用。當夜間供水量減小，或這兩臺泵處于檢修狀態時，3號泵啟動并變頻運行和維持恒壓。
系統采用了富士變頻器FRN15P11S-4CX，容量23kVA，額定電流30A，頻率變動范圍0～120Hz，1號和2號泵的型號為80DL50-20×3額定電壓380V，額定電流30A，額定轉速1450rpm。3號泵的型號為65LG3620×3，是立式多級分段式離心泵。由于變頻器在任何一個確定的時間只驅動一臺泵的拖動電機，故3臺泵的啟動、停止采用邏輯控制實現相互閉鎖，保證可靠切換。為確?？刂埔蟮膶崿F，將3臺電機所有的控制、保護、檢測單元全部集中在一個控制柜里。
表2給出1臺15kW的水泵分別在定速和變速情況下運行測得的數據。
從表2中數據對比知道，水泵變頻運行后:
電源電壓下降了63%，電機定子電流下降41.3%
電源頻率下降12%，功率因數提高3.1%
流量減少4%水壓降低7.7%
轉速下降8.9%
使用計算調速前后的功率之比，式中p為有功功率，U1、I1分別為電機定子線電壓和線電流。
工頻運行時有:;
變頻運行時有:。功率差p1-pB=8.22(kW)。每年360個工作日，每個工作日平均工作16個小時，可節約電能w=(p1-pB)×16×360=47347.2(kWh)，電價按0.6元/kWh計算，每年可節約電費支出2.84萬元。而購買變頻設備的費用是2萬多元，從分析知道，1年便可以回收設備投資。
表21臺15kW的水泵變頻調速前后各項指標對比
4水泵變頻調速的綜合結果
從以上某小區熱水供暖系統一次網中調速供水和飯店供水系統應用例中知道:水泵經變
頻調速以后，除了具有很好的節能效果外，在以下性能指標上獲得了提高:
(1)實現了軟啟動;工作電流下降，電機運行溫度明顯下降，同時減少了機械磨損，機械檢修工作量也大幅減少。
(2)各種保護功能完善，沒有再發生因過載、單相運行而燒毀電機的現象，確保了安全運行。
(3)實現了軟啟動，避免了無調速水泵啟動對周邊設備及電網的沖擊。
(4)能自動維持恒壓供水并無級調節水壓;供水質量好，由于取消了高位水箱，防止了水的二次污染。
(5)自動化程度提高，提高了水泵的運行效率。
5結語
根據調查資料顯示，北京地區的供水系統應用變頻調速技術有一定的普及程度，但還有
很大潛力，繼續在北京地區的供水系統中普及應用變頻調速技術，經濟和社會效益是明顯的，技術優勢也是明顯的，尤其是具有較大幅度的節能效果。但同時也有一些問題，如:變頻恒壓供水系統停電既停水。另外變頻器工作產生的高次諧波對電網電壓有一定影響，尤其是電網有效容量越小，變頻器容量越大，影響程度就越大，這種影響會使電力電容、電抗器、變壓器容易發熱，并產生電磁諧振，電動機、發電機產生附加損耗，繼電器產生誤動作。我國的GB12668-90中規定:電氣設備使用時，引起的電壓畸變率要小于10%，任何奇次諧波不超過5%，偶次諧波不超過2%，使用變頻器后，在電網局部地區可能會出現電壓畸變超出國標的情況，宜采取相應的措施處理。
參考文獻
變頻供水系統范文3
【關鍵詞】變頻器；恒壓供水；PLC
1 供水系統分析及變頻器的特點
人們在生活和工農業生產中離不開水，水是生命存活的必備資源，是關系到人類幸福指數的核心物質。隨著社會的發展，人口數量不斷增加，城市人口逐年提高，住宅樓向高層化、集中化進展，人均日用水量也在急劇增加，使得在用水高峰期供水壓力不足，高層的建筑上不去水，而低峰期則壓力過高，又造成能源浪費。而壓力過高也存在著安全隱患，易造成爆管事故，同時影響正常供水和居民用水，給居民生活帶來不便。
社會的發展也伴隨著科技的創新，居民用水面臨的上述問題能夠得到很好的解決。為此，設計出變頻器恒壓供水方式。恒壓供水，是供水系統保持供水壓力恒定，使供水和用水之間保持平衡，即用水量多時供水量多，用水量少時供水量也少。這樣就滿足了在不同用水量狀況時總能保持供水管網中的水壓基本恒定，滿足終端用水客戶的需求。
變頻技術是應交流電動機無級調速的需要而誕生的，變頻器是把電網提供的工頻（50赫茲）交流電變換成輸出頻率連續可調的交流電，以實現交流電動機平滑變速運行的設備。（三相異步電動機轉速公式為：n=60f/p（1-s），f即為電源頻率P為電機極對數 s代表轉差率）交流電動機變頻調速技術是一項廣泛應用的節能技術，它可以實現設備的軟起動和軟停止，降低對電網的沖擊，同時也降低了設備的故障率，大幅減少了電能的消耗，同時減少了機械磨損，確保系統安全穩定、長周期運行。
2 變頻恒壓供水系統的硬件組成及控制原理
變頻恒壓供水系統是由壓力傳感器、變頻器、可編程序控制器（PLC）、水泵機組及若干輔助部件構成的閉環控制系統。
2.1 硬件的功能
壓力傳感器 壓力傳感器是將測得的壓力信號轉換成電信號的器件。是使用最為廣泛的一種傳感器，應用于各種工業自控環境中。壓力傳感器的精度直接影響系統的控制質量。變頻供水系統中的壓力傳感器一般采用電阻式傳感器或壓力變送器，壓力傳感器的輸出信號傳遞到變頻器。
可編程序控制器（Programmable Logic Controller），也稱為可編程邏輯控制器，簡寫為PLC。 是整個恒壓供水系統的核心控制部件。PLC是以微處理器為基礎，綜合計算機、通信、聯網以及自動控制技術而開發的新一代工業控制裝置。它使用可編寫程序的存儲器來存儲指令，實現邏輯運算、順序控制、計數、計時和算術運算功能。PLC的工作原理也就是通過對外部輸入的狀態進行檢測、并對輸入的數據進行運算和處理后，再輸出控制量。它具有編程簡單易學、工作可靠性高、安裝維護方便等特點。
變頻器 是一種將電網供電頻率50Hz的交流電轉換成輸出頻率連續可調的交流電的電氣設備，是輸出頻率可調的電源。因為異步電動機的轉速公式為n=60f/P（1-s），從中可以看出，改變電動機供電電源的頻率f，可以實現電動機的無級調速。在恒壓供水系統中變頻器接收來自傳感器采集的壓力信號，通過變頻器內部自帶的采樣程序及PID閉環程序與用戶設定的壓力構成閉環， 對終端設備電機（水泵）進行控制，以達到水泵恒壓力供水的要求。供水系統中可以一臺變頻器控制多臺電動機（水泵）即水泵組的運行，也可以每臺變頻器只控制一臺電動機（水泵）運行。
水泵組 把電動機和水泵連成一體，通過調節電動機的轉速來控制水泵水量和水壓的變化，是恒壓供水系統的執行機構。恒壓供水系統中通常設置多臺水泵（3臺為例），供水量大時開啟3臺，供水量小時開1臺或2臺。每臺水泵的出水管均有手動閥，以供維修和調節水量之用。水泵組中的水泵統一協調工作，以滿足供水需要。
2.2 變頻器恒壓供水系統的控制原理
壓力傳感器檢測管網壓力，將壓力信號轉換為標準電信號送進變頻器的模擬量輸入端，與設定的壓力值進行比較，并通過變頻器內置的PID運算將結果轉換為頻率調節信號，以調整水泵電動機的電源頻率，進而實現控制水泵轉速，調節了供水系統的供水量，達到恒壓供水的目的。
自動運行時，由PLC控制電動機的工頻運行和變頻運行繼電器，依據條件進行增泵升壓和減泵降壓控制。每次運行先啟動1#泵，當用水量增高水壓下降，變頻器輸出頻率增加至工頻時，水壓仍低于設定值，由PLC控制將1#泵切換至工頻電網恒速運行，同時啟動2#泵并進入變頻運行，系統恢復對水壓的閉環調節，直到水壓達到設定值為止；如果用水量繼續增加，當2#泵加速運行變頻器輸出頻率達到工頻時，水壓仍低于設定值，由PLC控制切換至工頻電網恒速運行，同時3#水泵啟動變頻運行，系統對水壓閉環調節，直到水壓達到設定值為止；當用水量下降水壓增高時，變頻器輸出頻率降到啟動頻率而水壓仍高于設定值，停止該水泵的運行，系統恢復對水壓的閉環調節，使壓力重新達到設定值；當用水量繼續下降，每當減速運行變頻器輸出頻率降至啟動頻率時，則將此泵停止運行，直到剩下最后一臺變頻泵運行為止。
系統還設置了手動運行模式，該模式主要用于系統出錯或是變頻器的故障檢修。
3 變頻器恒壓供水的優勢
1）采用變頻器恒壓供水系統，實現了真正意義上的無人值守全自動供水控制；
2）電動機啟動電流從零逐漸增加到額定電流，啟動時間相應延長，對電網沒有較大的沖擊；
3）系統實現了軟啟動，消除啟動電流大的沖擊，減輕了機械啟動轉矩對電機的機械損傷，延長了電機和泵的使用壽命；
4）可以消除啟動和停機時的水錘效應；
5）系統可以按照需求來設定壓力，系統根據設定的壓力自動調節水泵轉速和水泵運行臺數，使設備運行在高效節能的最佳狀態，從而達到了節水節電節省人力的節能目的。
【參考文獻】
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變頻供水系統范文4
關鍵詞 供水專用變頻器；恒壓供水系統；節能
中圖分類號 TU99，TN773 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）79-0145-02
0 引言
水對我們的生命起著重要的作用，是人類賴以生存和發展不可缺少的重要的物質資源之一，而供水系統是直接影響到居民生活的便利與穩定，特別在城市化發展越來越快速的當代，城鄉供水問題是社會關注的重點。但是，在滿足供水穩定及高效的情況下，還需要確保用水安全，以及保障所供水源的水質問題。供水安全保障成為電力技術發展的一個核心項目，在這基礎上發展起來的變頻器不僅達到滿足供水需求的情況，而且采取變頻器供水方式，利用恒壓供水系統，可以穩定且節能地滿足供水系統的要求。
1 主要性能及特點
采用供水專用變頻器來供水，實際上利用普通變頻器的優點，以及在此基礎上，加入PLC的部分功能，二者結合起來大大提高了變頻器的供水性能。供水變頻器能夠實現對供水量和供水需求的一體化管理，這樣一來，就大大優化了對供水過程的管理。通過安裝在管網上的壓力傳感器把水壓轉換成4mA～20mA的模擬信號，通過內置的PI調節器，即可方便地組成閉環控制系統，來改變電動水泵轉速。當用戶用水量增大，管網壓力低于設定壓力時，變頻調速的輸出頻率將增大，水泵轉速提高，供水量加大，當達到設定壓力時，電動水泵的轉速不在變化，將管網的實際壓力經反饋后與給定壓力進行一番比較核對，當管網的壓力不夠時，變頻器將自動增大輸出頻率，提高供水量，從而達到增加網管壓力的目的。反之，變頻器可以降低輸出頻率，降低水泵的轉速，從而降低供水量。
變頻器供水的控制系統可以細分為兩大類，既變頻泵固定方式和變頻泵循環方式?？刹捎孟葐⒑笸；蛳葐⑾韧５哪Ｊ?，或者一些組合的供水控制模式，也能夠實現對供水性能的高效管理，這樣可以實現最多4臺變頻循環泵或7臺變頻固定方式控制。變頻器工作原理簡單，但工作模式有很多種，不同的工作模式滿足了設備對靈活性的要求，便于實現供水泵房全面自動化。變頻器供水還能夠實現流量監控功能，即實現零流量就停機的效果，供水可以按照用戶的需求來實現，不用水時可以自動停機，這樣就大大地降低了能耗。變頻器系統最多6段的定時壓力給定控制，以滿足使用。可實現周末/節假日等各種特定日供水壓力控制。定時輪換控制，可以有效地防止泵長期不用而發生的銹死現象，使各泵工作時間均衡，提高了設備的綜合利用率，降低了維護費用。手動軟啟動功能，可實現循環方式時各泵的手動變頻軟啟動，方便調試。管網超/欠壓，火警/水池缺水等多種輸入與檢測保護，可保障供水系統的安全，有利于實現對管網系統的良好保護，進一步提高供水系統設備使用壽命。多種變頻器故障處理模式，即使變頻器故障，仍能保證生活和消防供水。供水變頻器的內置污水檢測液位傳感器可以實現對污水的檢測，當檢測到泵房污水積水到達警戒水位時，可以及時進行自動化污水排放，實現了對機器的有效維護。休眠泵控制功能尤其適合于夜間供水量急劇減少的情況，機器的工作時長和休眠期可以經過人為設定而實現，方便用戶在夜間不用或者不需要用到時，把變頻器跳到停止狀態。變頻器在休眠期間，休眠小泵工作，變頻器通過監測管網壓力，當管網壓力低于設定的休眠壓力時，系統就會自動啟動工作，這樣變頻器可以實現對休眠泵的控制，達到節能環保的功能。另外，變頻器具有標準的通訊接口，可與城市供水系統的上位機聯網，實現城區供水系統的優化控制，為城市供水系統提供了現代化的調度、管理、監視及經濟運行的手段。變頻器的功能非常強大，諸如此類技術，還有很多例子，由此看來，用供水專用變頻器能夠充分利用變頻器的功能，滿足供水系統的各種控制方案。
2 系統組成及合理選用
系統主要由變頻控制柜、壓力傳感器、水泵等組成。變頻控制柜由斷路器、供水變頻器、接觸器、中間繼電器等組成。系統采用壓力傳感器和變頻器作為中心控制裝置，實現所需功能。變頻器的主要功能是實現穩定供水，主要被用于拖動水泵電機負載，在變頻器的使用過程應該注意以下問題，首先，避免低速運行機器，因為低速時水泵固用的死區特性而不能有效供水，而且會損耗比較多的能源，低速運行會導致水泵電機散熱效果差，所以，要避免長期低速運行變頻器。
另外，變頻供水設備自動化程度高，系統響應迅速，操作方便，同時設備分布相對集中，配置簡單，但是在配置的選擇上要謹慎，倘若配置選擇或者使用不當，也會造成能源的浪費，因此，在選用設備方面，要進行周全的考慮，還必須考慮設備投資等問題，在保證可靠供水的前提下，充分發揮變頻器的節能潛力。
3 變頻器供水的優越性
變頻器供水的優點是很鮮明的，首先，它具備節能，穩定，且環保的特點，變頻器的工作原理很好地體現了這些優點。變頻器雖然是一項高科技技術，但是，機器的設計理念非常人性化，用戶使用起來非常方便。再者，變頻器的供水質量是高于很多供水器的，它不僅保證了水源的穩定，持續供給，還能夠保障水質的安全與高質量。在節省能源的時代背景下，在城鄉化建設全面推進的當代，高效且有綠色化的供水系統越來越受到追捧。變頻器突出的優點主要表現于以下幾點，第一，是節能；第二，是節水；第三，是可靠的運行環境；第四，是可以實現良好的監控；第五，是具備控制靈活的特點；第六，則是配置靈活，自動化程度高，功能齊全，使用方便。
4 應用范圍
自來水廠、生活小區及消防供水系統；2）工礦生產企業恒壓供水系統；3）鍋爐循環水系統；4）消防用水。
5 結論
變頻調速是一項具有高科技含量的自動化程度很高的新型的調速控制方法，在電力技術突飛猛進的時代，變頻器供水模式將會實現更大的技術革新，變頻器供水不但會越來愈綠色化，低能耗化，還將會實現更加便捷的使用功能，以及，變頻器的內部功能將有可能進一步完善。變頻器的使用，提高了供水系統的安全性，也保障了居民用水的穩定性。借助變頻器良好的節能性，提倡節約資源方案，使用被表現的淋漓盡致，提高供水效率，是一種高效節能的控制方式，是值得推廣應用的技術，應用前景廣闊。
參考文獻
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變頻供水系統范文5
TD2100變頻器具有多種工作方式。我單位到16層家屬樓的四臺泵循環軟起動供水接線圖如圖1所示，變頻器的R、S、T端子接38V交流輸入，U、V、W是變頻器的三相電壓輸出。由于采用了一變多恒的控制方案，故四個變頻器通路上的接觸器KM0、KM2、KM4、KM6采用了互鎖。另外注意到同一時刻一臺泵只能工作在變頻器或恒壓一種狀態，所以電路設計中有KM0、KM1互鎖，KM2、KM3互鎖，KM4、KM5互鎖。當H/A閉合時進入手動控制，此時H1與COM閉合為一臺泵手動軟起，一號電機上升到額定轉數時，自動切換到工頻；當H2與COM閉合為二號泵手動軟起，二號電機上升到額定轉數時，自動切換到工頻；H3、H4分別控制3號泵和4號泵的手動軟起，過程與1號、2號相同。
工作原理為：通過增減運行泵個數粗調，通過變頻泵加速或減速微調，使管網實際壓力趨于設定壓力。
（1）增泵過程當檢測到管網實際壓力低于設定壓力時，變頻泵加速使管網壓力上升。若實際壓力上升到等于設定壓力，則穩態后變頻泵維持瞬間轉速值不變：若變頻泵加速到額定轉速后，實際壓力還低于設定壓力，則將變頻泵切換到工頻運行，同時起動下一臺泵變頻運行。不斷重復以上過程，直至實際壓力與設定壓力相等。
（2）減泵過程運行過程中當檢測到實際壓力高于設定壓力時變頻泵開始減速，使管網壓力下降。若實際壓力下降到等于設定壓力時，則穩態后變頻泵維持瞬時轉速值不變；若變頻泵減速到0時，實際壓力還高于設定壓力，則關掉最先起動的泵，且變頻泵回到高速狀態繼續減速運行。不斷重復以上過程直至實際壓力與設定壓力相等。
系統主要功能
（1）多段定時定壓控制為了適應每日生活用水高峰，我們進行了定時定壓控制，將一天24小時分為6個時段，在用水高峰期加壓供水，所有參數通過面板上的按鍵設置。多段壓力控制還指定了雙休日為非受控日。
（2）補壓小泵控制 適于一定時間內用水量急劇減小，且配有休眠小泵（即補壓小泵）給水的場合。如大多數用戶夜間用水量為0，電動機若按白天的轉速運行，管網壓力會超過設定壓力很多。此功能將會逐臺關斷所有的生活供水泵，開啟補壓小泵運行維持管網壓力。當管網壓力低于設定的休眠壓力時，系統自動喚醒變頻泵投入工作，當管網壓力高于設定時，系統再次進入休眠狀態，只有休眠小泵運行。這樣既實現了休眠泵的控制，又可以最大限度的節水節電。
（3）定時輪換控制通電一定時間后，系統自動檢測有無休息的泵，若有則讓休息的泵和工作的泵輪換，這樣可以均衡各泵的運行時間，延長系統的使用壽命，且有效的防止因為備用泵長時間不用而發生銹死現象。在循環軟起動方式下，變頻泵將不參與輪換，而僅供頻泵定時輪換。
（4）零流量停機設定PI偏差容限后，若實現壓力一直大于設定壓力上限范圍，并且變頻器工作在下限頻率，則變頻器會自動停機，只有實際壓力小于設定壓力上限范圍，變頻器才會喚醒。
變頻供水系統范文6
【關鍵詞】變頻調速；恒壓供水；無級調速；PLC控制
隨著變頻器的快速迭代，變頻調速技術在各個領域得到了廣泛的應用，特別是在供水行業，由電動機、泵組、壓力儀表、變頻器、微控制器和傳感器等現代控制設備所構建的變頻調速恒壓供水系統以其節能、安全、高品質的供水質量等優點，將我國供水行業的技術裝備水平經歷了一次飛躍。某一供水單位希望設計一套變頻調速恒壓供水系統，依據用水量的變化自動調節系統的運行參數，在用水量發生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求。
1 變頻調速恒壓供水系統的總體分析
1.1 系統的功能要求
恒壓供水要求用戶端不管用水量大小，總保持管網中水壓基本恒定，這樣，既可滿足各部位的用戶對水的需求，又不使電動機空轉，造成電能的浪費[1]。某供水單位為實現恒壓供水這一目標，對系統提出了以下幾點要求：
（1）三臺水泵中1臺備用，其余2臺處于工作狀態。為了提高設備的綜合利用率，工作泵與備用泵不固定；
（2）三臺水泵均可實現變速、定速運行。但水泵運行的實際臺數（1臺還是2臺）和電機速度，還要由住戶用水量的高低來決定（進行不同頻率的切換）；
（3）系統具有“手動”、“自動”控制切換；
（4）系統具有較完善的保護措施，以防止、避免事故的發生和擴大；
（5）具有完整的報警功能；
（6）對泵的操作要有手動和自動控制功能，手動只在應急或檢修時臨時使用。
1.2 系統設計原理分析
變頻調速恒壓供水系統的工作原理如下：壓力傳感器將主管網水壓變換為電流信號，輸入PID調節運算，與給定值進行比較，得出一個調節參數，再進入變頻器，變頻器根據要求調速，調節水泵電機的頻率。當用水量較大時，一臺泵在變頻器的控制下恒壓運行，當用水量大到水泵全速運行也不能保證管網的壓力達到設定值時，壓力傳感器上傳的信號經PID調節再到變頻器，變頻泵的頻率增大，轉速變大；如果用水量增加很多，使變頻器的輸出頻率達到最大值，仍不能使管網水壓達到設定值時，PLC就發出控制信號，將剛才運行的水泵切換為工頻狀態，用變頻器起動另一個泵。由PLC控制兩臺泵同時工作，一臺變頻運行，一臺工頻運行，若還不能滿足，則再啟動備用泵，兩臺工頻，一臺變頻，如果此時還不能滿足需要，則全部設為工頻運行。相反，如果用水量減少，則按照相反的過程減少水泵的運行量。
由于變頻器的轉速控制信號是由PID回路調節給出的，所以對PLC來講，不需要有模擬量輸入接口和模擬量輸出接口。減少了連線和附加設備，降低了給水設備的成本，增加了整套設備的可靠性。且PID回路調節可以進行量綱的變換，因而可以進行供水壓力的直接設定，直觀可靠。
2 變頻調速恒壓供水系統的電路設計
2.1 系統的總體規劃
該系統主要由3臺水泵（兩臺生活水泵，一臺備用泵）、1臺變頻器（內帶PID調節功能）、PLC、及線性壓力傳感器等組成。PLC控制各臺水泵的運行狀態（如工頻運行、變頻運行、停止），從而控制水泵的運行臺數，在供水中利用PID回路調節功能將檢測到的現場壓力值與整定值進行比較[2]。比較后的信號送至變頻器，對變頻器進行調節，從而達到控制電泵速度的目的。水泵的速度具體的調節是采用變頻調速技術，利用變頻器對水泵進行速度控制。
2.2 系統的主電路設計
該系統包括3臺水泵電動機M1、M2、M3，其中M3為備用，系統為一臺變頻器依次控制每臺水泵實現轉速的調節，并實現恒壓控制。系統具有變頻及工頻兩種運行狀態，當變頻泵達到水泵額定轉速后，如水壓在所設定的判斷時間內還不能滿足恒壓值時，系統自動將當前變頻泵狀態切換為工頻狀態，并指示下一臺泵為變頻泵[3]。主電路如圖1所示。
2.3 PLC控制回路設計
控制電路包括繼電器控制電路及PLC控制電路。
（1）PLC電路如圖2所示。
上圖給出了系統的PLC控制電路。其中SA1為手動/自動控制轉換開關，SA2為自動起/停控制轉換開關，P1表示壓力小于設定值時閉合，P2表示壓力大于設定值時閉合，SB1為1泵手動起動按鈕，SB2為1泵手動停止按鈕，SB3為2泵手動起動按鈕，SB4為2泵手動停止按鈕，SB5為3泵手動起動按鈕，SB6為3泵手動停止按鈕，SB7、SB8為變頻器的啟動和停止按鈕，SB9為關閉報警聲音按鈕，SB10為復位按鈕，X16、X17、X20、X21、X22分別接變頻器、PLC及各電機的故障節點；KA0～KA10為中間繼電器，它們分別控制KM0～KM6工作以及故障顯示和報警控制。
2）繼電器外部連接圖如圖3所示。
3 系統的工作流程（圖4）
首先，開主電源和PLC電源，然后根據需要選擇手動或自動，如果選擇手動，則根據需要選擇各泵的運行，如果選擇自動，開變頻器后，系統會自動根據水壓情況調節水泵的運行，當用水量大，水壓過小的時候，PLC和變頻器配合工作，根據需要來投入各泵的運行，變頻調速無法滿足時，PLC將各泵調整為工頻運行。當水壓變大時，PLC和變頻器配合工作，切除相應的泵運行，如果水壓一直過大時，PLC則調整1泵為變頻運行。
4 小結
本文結合供水系統的現狀，根據某供水單位的要求，設計了一套以變頻調速技術為基礎的變頻調速恒壓供水系統。系統采用一臺變頻器拖動3臺（其中一臺為備用）電動機的啟動、運行與調速。PLC控制三臺水泵的手動和自動裝置，壓力表采集管網壓力信號，把此信號反饋到變頻器的PID環節進行控制，再經變頻器進行內部調整，從而輸出適當的頻率，調節電機的轉速，進而利用PLC控制水泵電機的工頻和變頻之間的切換[5]。
變頻恒壓供水在企業及高層生活小區的應用越來越廣泛，它可取代傳統的水塔、高位水箱或氣壓罐等供水方式，它具有節能、安全、高品質的供水質量等優點。采用PLC作為控制器，硬件結構簡單，成本低，系統實現水泵電機無級調速，依據用水量的變化自動調節系統的運行參數，在用水量發生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求。
如果有需要，可加計算機控制和一些設備或器件，使其與樓宇監控中心進行通訊，進行界面管理和人機“對話”，實現遠程控制。
【參考文獻】
[1]張燕賓.變頻調速應用實踐[M].北京：機械工業出版社，2000，55-56.
[2]馮垛生.變頻器的應用與維護[M].廣州：南華理工大學出版社，2001，26-27.
[3]姚錫祿.變頻器控制技術與應用[M].福州：福建科學技術出版社，2005，56-57.
