变频器在恒压供水上的应用

　一、概述

　　恒压供水是指在供水网中用水量发生变化时，出口压力保持不变的供水方式。供水网系出口压力值是根据用户需求确定的。传统的恒压供水方式是采用水塔、高位水箱、气压罐等设施实现的。随着变频调速技术的日益成熟和广泛应用，利用变频器、PID调节器、单片机、PLC等器件的有机结合，构成控制系统，调节水泵的输出流量，实现恒压供水。该技术已在供水行业普及。变频恒压供水系统主要特点：

1、节电：变频恒压供水系统的最显著优点就是节约电能，节能量通常在10-40%。从单台水泵的节能来看，流量越小，节能量越大。

2、运行可靠：变频恒压供水系统实现了系统供水压力稳定，由变频器实现泵的软起动，使水泵实现由工频到变频的无冲击切换，防止管网冲击、避免管网压力超限，管道破裂。

3、卫生节水：根据实际用水情况设定管网压力，自动控制水泵出水量，减少了水的跑、漏现象；系统实行闭环供水后，用户的水全部由管道直接供给，取消了水塔、天面水池、气压罐等设施，避免了用水的“二次污染”，取消了水池定期清理的工作。

4、控制灵活：分段供水，定时供水，手动选择工作方式。

5、自我保护功能完善：新型的小区变频恒压供水系统具备了过流、过压、欠压、欠相、短路保护、瞬时停电保护、过载、失速保护、低液位保护、主泵定时轮换控制等功能，功能完善，全自动控制，自动运行，泵房不设岗位，只需派人定期检查、保养如某台泵出现故障，主动向上位机发出报警信息，同时启动备用泵，以维持供水平衡。万一自控系统出现故障，用户可以直接操作手动系统，以保护供水。

6、延长设备寿命、保护电网稳定：使用变频器后，机泵的转速不再是长期维持额定转速运行，减少了机械磨损，降低了机泵故障率，而且主泵定时轮换控制功能自动定时轮换主泵运行，保证各泵磨损均匀且不锈死，延长了机泵使用寿命。变频器的无级调速运行，实现了机泵软启动，避免了电机开停时的大电流对电机线圈和电网的冲击，消除了水泵的水锤效应。

二、变频恒压供水系统组成　

变频恒压供水系统通常是由水源、离心泵、压力传感器、PID调节器、变频器、管网组成。工作流程是利用设置在管网上的压力传感器将管网系统内因用水量的变化引起的水压变化，及时将信号（4-20mA或0-10V）反馈PID调节器，PID调节器对比设定控制压力进行运算后给出相应的变频指令，改变水泵的运行或转速，使得管网的水压与控制压力一致。

用变频器进行恒压供水时有两种方式，一种是一台变频器控制一台水泵；另一种是一台变频器控制几台水泵。前种方法是根据压力反馈信号，通过PID运算自动调整变频器输出频率，改变电动机转速，最终达到管网恒压的目的，就一个闭环回路，较简单。后种需要利用恒压供水器PLC（如图），当变频器被投入自动运行时，1#泵电机接触器首先被控制导通，变频器输出频率上升，同时管网压力信号逐渐增加，出水管网的压力信号与恒压供水器PLC管网压力设定信号负反馈闭环，当电机频率上升到最高频率，而管网压力达不到设定要求时，变频器立即控制工频接通1#泵，使1#泵全速投入运行，同时变频器经过时间延迟，对2#泵进行变频控制。当管网压力与设定压力基本平衡时，变频器控制当前变频电机维持在一定的频率，当水需求量减少，管网压力逐渐升高，变频器输出频率降低，当变频器输出频率低至0HZ，而管网在一设定时间内还高于设定压力，变频器切断当前变频控制泵，转而控制下一个原工频控制泵，变频器在水泵控制转换过程中，逐渐轮换使用水泵，使每个水泵的利用率均等，增加系统可靠性。

恒压供水控制系统框图

三、系统应用范围

1、自来水厂、加压泵房。

2、高层建筑，城乡居民小区，企事业等生活用水。

3、企业生产用水：各类工业需要恒压控制的用水，冷却水循环，热力网水循环，锅炉循环水，锅炉补水等。

4、农田灌溉系统。

5、中央空调系统。　　　

6、农田灌溉，污水处理，人造喷泉。

7、各种流体恒压控制系统。