專用變頻器在恒壓供水中的應用

 一 ，回顧
    　　一般規(guī)定城市管網的水壓只保證6層以下樓房的用水，其余上部各層均須 “提升”水壓才能滿足用水要求。以前大多采用傳統(tǒng)的水塔、高位水箱，或氣壓罐式增壓設備，但它們都必須由水泵以高出實際用水高度的壓力來“提升”水量，其結果增大了水泵的軸功率和能量損耗。
    　　自從通用變頻器問世以來，變頻調速技術在各個領域得到了廣泛的應用。變頻調速技術在各個領域得到了廣泛的應用。變頻調速恒壓供水設備以其節(jié)能、安全、高品質的供水質量等優(yōu)點，使我國供水行業(yè)的技術裝備水平從90年代初開始經歷了一次飛躍。恒壓供水調速系統(tǒng)實現(xiàn)水泵電機無級調速，依據(jù)用水量的變化自動調節(jié)系統(tǒng)的運行參數(shù)，在用水量的變化自動調節(jié)系統(tǒng)的運行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求，是當今*、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。在實際應用中得到了很大的發(fā)展。隨著電力電子技術的飛速發(fā)展，變頻器的功能也越來越強。充分利用變頻器內置的各種功能，對合理設計變頻調速恒壓供水設備，降低成本，保證產品質量等方面有著非常重要的意義。
    　　新型供水方式與過去的水塔或高位水箱以及氣壓供水方式相比，不論是設備的投資，運行的經濟性，還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動化程度等方面都具有沒法比擬的優(yōu)勢，而且具有顯著的節(jié)能效果。恒壓供水調速系統(tǒng)的這些*性，引起國內幾乎所有供水設備廠家的高度重視，并不斷投入開發(fā)、生產這一*產品。
    　　目前該產品正向著高可靠性、全數(shù)字化微機控制，多品種系列化的方向發(fā)展。追求高度智能化，系列標準化是未來供水設備適應城鎮(zhèn)建設成片開發(fā)`智能樓宇、網絡供水調度和整體規(guī)劃要求的必然趨勢。
    　　在短短的幾年內，調速恒壓供水系統(tǒng)經歷了一個逐步完善的發(fā)展過程，早期的單泵調速恒壓系統(tǒng)逐漸為多泵系統(tǒng)所代替。雖然單泵產品系統(tǒng)設計簡易可靠，但由于單泵電機深度調速造成水泵、電機運行效率低，而多泵型產品投資更為節(jié)省，運行效率高，被實際證明是優(yōu)的系統(tǒng)設計，很快發(fā)展成為主導產品。
    二、變頻控制恒壓供水控制方式
    　　大家都知道，水泵消耗功率與轉速的三次方成正比。即N=KN3 N：為水泵消耗功率；n：為水泵運行時的轉速；K為比例系數(shù)。而水泵設計是按工頻運行時設計的，但供水時除高峰外，大部分時間流量較小，由于命名用了變頻技術及微機技術有微機控制，因此可以使水泵運行的轉速隨流量的變化而變化，最終達到節(jié)能的目的。實踐證明，使用變頻設備可使水泵運行平均轉速比工頻轉速降低20%，從而大大降低能耗，節(jié)能率可達20%-40%。
    目前國內各廠家生產的供水設備電控柜，除采用落后繼電接觸器控制方式外，大致有以下四類：
    邏輯電子電路控制方式：
    　　這類控制電路難以實現(xiàn)水泵機組全部軟啟動、全流量變頻調節(jié)。往往采用一臺泵固定于變頻狀態(tài)，其余泵均為工頻狀態(tài)的方式。因此控制精度較低、水泵切換時水壓波動大、調試較麻煩、工頻泵起動有沖擊、抗干擾能力較弱。但成本較低。
    單片微機電路控制方式：
    　　這類控制電路優(yōu)于邏輯電路，但在應付不同管網、不同供水情況時調試較麻煩，追加功能時往往要對電路進行修改，不靈活也不方便。電路的可靠性和抗干擾能力都不是很高。
    　　帶PID回路調節(jié)器和/或可編程序控制器（PLC）的控制方式：
    該方式變頻器的作有是為電機提供可變頻率的電源，實現(xiàn)電機的無級調速，從而使管網水壓連續(xù)變化。傳感器的任務是檢測管網水壓。壓力設定單元為系統(tǒng)提供滿足用戶需要的水壓期望值。壓力設定信號和壓力反饋信號在輸入可編程控制器后，經可編程控制器內部PID控制程序的計算，輸出給變頻器一個轉速控制信號。還有一種辦法是將壓力設定信號和壓力反饋信號送入PID回路調節(jié)器，由PID回路調節(jié)器在調節(jié)器內部進行運算后，輸入給變頻器一個轉速調節(jié)信號。
    　　由于變頻器的轉速控制信號是由可編程控制器或PID回路調節(jié)器給出的，所以對可編程控制器來計時，既要有模擬量輸入接口，又要有模擬量輸出接口。由于帶模擬量輸入/輸出接口的可編程控制器價格很高，這無形中就增加了供水設備的成本。若采用帶有模擬量輸入/數(shù)字量輸出的可編程控制器，則要在可編程控制器的數(shù)字量輸出口另接一塊PWM調制板，將可編程控制器輸出的數(shù)字量信號轉變?yōu)榭刂破鞯某杀緵]有降低，還增加了連線和附加設備，降低了整套設備的可靠性。如果采用一個開關量輸入/輸出的可編程控制器和一個PID回路調節(jié)器，其成本也和帶模擬量輸入/輸出的可編程控制器差不多。所以，在變頻調速恒壓給水控制設備中，PID控制信號的產生和輸出就成為降低給水設備成本的一個關鍵環(huán)節(jié)。
    　　新型變頻調速供水設備：
    針對傳統(tǒng)的變頻調供水設備的不足之處，國內外不少生產廠家近年來紛紛推出了一系列新型產品，如華為的TD2100；施耐德公司的Altivar58泵切換卡；SANKEN的SAMCO-I系列；ABB公司的ACS600、ACS400系列產品；富士公司的G11S/P11S系列產品；等等。