一、 概述

　　交流電機變頻調(diào)速技術是一項業(yè)已廣泛應用的節(jié)能技術。由于我國的電子技術飛速發(fā)展，也帶動了康卓變頻器在性能上有了一個較大提高，康卓KZ100系列變頻器可以實現(xiàn)控制設備軟啟軟停，不僅可以降低設備故障率，還可以大幅減少電耗，確保系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、長周期運行。長期以來區(qū)域的供水系統(tǒng)都是由市政管網(wǎng)經(jīng)過二次加壓和水塔或天面水池來滿足用戶對供水壓力的要求。在小區(qū)供水系統(tǒng)中加壓泵通常是用較不利用水點的水壓要求來確定相應的揚程設計，然后泵組根據(jù)流量變化情況來選配，并確定水泵的運行方式。由于小區(qū)用水有著季節(jié)和時段的明顯變化，日常供水運行控制就常采用水泵的運行方式調(diào)整加上出口閥開度調(diào)節(jié)供水的水量水壓，大量能量因消耗在出口閥而浪費，而且存在著水池“二次污染”的問題。我公司生產(chǎn)的變頻器在水泵站上應用，成功地解決了能耗和污染的兩大難題。用水的多少是經(jīng)常變動的，因此供水不足或供水過剩的情況時有發(fā)生。而用水和供水之間的不平衡集中反映在供水的壓力上，即用水多而供水少，則壓力低；用水少而供水多，則壓力大。保持供水壓力的恒定，可使供水和用水之間保持平確保系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、長周期運行。即用水多時供水也多，用水少時供水也少，從而提高了供水的質(zhì)量。 

　　恒壓供水系統(tǒng)對于某些工業(yè)或特殊用戶是非常重要的。例如，南京康卓環(huán)境科技有限公司所接觸到的某些用戶在生產(chǎn)過程中，若自來水供水因故壓力不足或短時斷水，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量，嚴重時使產(chǎn)品報廢和設備損壞。又如發(fā)生火災時，若供水壓力不足或或無水供應，不能迅速滅火，可能引起重大經(jīng)濟損失和人員傷亡。所以，康卓工程師仍為在某些水區(qū)采用恒壓供水系統(tǒng)，具有較大的經(jīng)濟和社會意義。 

　　近幾年，隨著我公司變頻調(diào)速技術的日臻完善，以變頻調(diào)速為核心的智能供水控制系統(tǒng)取代了以往高位水箱和壓力罐等供水設備，起動平穩(wěn)，起動電流可限制在額定電流以內(nèi)，從而避免了起動時對電網(wǎng)的沖擊；由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了，從而可延長泵和閥門等東西的使用壽命；可以消除起動和停機時的水錘效應。其穩(wěn)定安全的運行性能、簡單方便的操作方式、以及齊全周到的功能，將使供水實現(xiàn)節(jié)水、節(jié)電、節(jié)省人力，較終達到高效率的運行目的。 

　　

　　二、恒壓供水的變頻應用方式

　　1、變頻恒壓供水系統(tǒng)組成

　　我公司的變頻恒壓供水系統(tǒng)通常是由水源、離心泵（主泵+休眠泵）、壓力傳感器、PID調(diào)節(jié)器、變頻器（主泵+休眠泵）、管網(wǎng)組成。工作流程是利用設置在管網(wǎng)上的壓力傳感器將管網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)因用水量的變化引起的水壓變化，及時將信號（4-20mA或0-10V）反饋PID調(diào)節(jié)器，PID調(diào)節(jié)器對比設定控制壓力進行運算后給出相應的變頻指令，改變水泵的運行或轉(zhuǎn)速，使得管網(wǎng)的水壓與控制壓力一致。

　　

　　2、變頻恒壓供水系統(tǒng)的參數(shù)選取

　　（1）、合理選取壓力控制參數(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)低能耗恒壓供水。這個目的的實現(xiàn)關鍵就在于壓力控制參數(shù)的選取，通常管網(wǎng)壓力控制點的選擇有兩個：一個就是管網(wǎng)較不利點壓力恒壓控制，另一個就是泵出口壓力恒壓控制。選擇管網(wǎng)較不利點的較小水頭為壓力控制參數(shù)，形成閉環(huán)壓力自控系統(tǒng)，使得水泵的轉(zhuǎn)速與PID調(diào)節(jié)器設定壓力相匹配，可以達到較大節(jié)能效果，而且實現(xiàn)了恒壓供水的目的。

　?。?）、康卓變頻器在投入運行后的調(diào)試是保證系統(tǒng)達到較佳運行狀態(tài)的必要手段?？底孔冾l器根據(jù)負載的轉(zhuǎn)動慣量的大小，在啟動和停止電機時所需的時間不相同，設定時間過短會導致變頻器在加速時過電流、在減速時過電壓保護；設定時間過長會導致變頻器在調(diào)速運行時使系統(tǒng)變得調(diào)節(jié)緩慢，反應遲滯，應變能力差，系統(tǒng)易處在短期不穩(wěn)定狀態(tài)中。

　　為了變頻器不跳閘保護，現(xiàn)場使用當中的許多變頻器加減速時間的設置過長，它所帶來的問題很容易被設備外表的正常而掩蓋，但是變頻器達不到較佳運行狀態(tài)。所以現(xiàn)場使用時要根據(jù)所驅(qū)動的負載性質(zhì)不同，測試出負載的允許較短加減速時間，進行設定。對于水泵電機，加減速時間的選擇在0.2-20秒之間。

　　通常在同一路供水系統(tǒng)中，設置多臺常用泵，供水量大時多臺泵全開，供水量小時開一臺或兩臺。在采用變頻跳速進行恒壓供水時，就用兩種方式，其一是所有水泵配用一臺變頻器；其二是每臺水泵配用一臺變頻器。后種方法根據(jù)壓力反饋信號，通過PID運算自動調(diào)整變頻器輸出頻率，改變電動機轉(zhuǎn)速，較終達到管網(wǎng)恒壓的目的，就一個閉環(huán)回路，較簡單，但成本高。前種方法成本低，性能不比后種差，但控制程序較復雜，是未來的發(fā)展方向，下面講到的原理都是一變頻器拖多馬達的系統(tǒng)。 

　　

　　三、控制原理 

　　1、交流電機變頻調(diào)速原理

　　交流電機轉(zhuǎn)速特性：n=60f(1-s)/p，其中n 為電機轉(zhuǎn)速，f為交流電頻率，s 為轉(zhuǎn)差率，p為極對數(shù)。

　　電機選定之后s 、p則為定值，電機轉(zhuǎn)速n和交流電頻率f 成正比，使用變頻器來改變交流電頻率，即可實現(xiàn)對電機變頻無級調(diào)速。

　　

　　2、根據(jù)離心泵的負載工作原理可知：

　　流量與轉(zhuǎn)速成正比：Ｑ∝Ｎ

　　轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比：Ｔ∝Ｎ２

　　功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比：Ｐ∝Ｎ３

　　而且變頻調(diào)速自身的能量損耗極低，在各種轉(zhuǎn)速下變頻器輸入功率幾乎等于電機軸功率，由此可知在使用變頻調(diào)速技術供水時，系統(tǒng)中流量變化與功率的關系：

　?。凶儯剑危常蓄~＝Ｑ３Ｐ額

　　采用出口閥控制流量的方式，電機在工頻運行時，系統(tǒng)中流量變化與功率的關系：Ｐ閥＝（０.４+０.６Ｑ）Ｐ額

　　其中，Ｐ為功率

　　　　?。螢檗D(zhuǎn)速

　　　　?。褳榱髁?/div>