浅谈变频器在供水企业中的应用

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摘要：随着电力技术的发展，变频调速技术的日臻完善，以变频器为核心和可编程控制器、PID调节器等控制模块所组成的智能恒压供水控制系统在供水企业中得到广泛应用。该系统起动平稳，起动电流可限制在额定电流以内，从而避免了启动时对电网的冲击；由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等使用寿命；可以消除起动和停机时的水锤效应；能很大程度上提高自动化控制，无须人工不停监控，使供水实现节水、节电、节省人力，最终达到高效率的运行目的。

关键词：变频器、整流器、逆变器、恒压供水

Discussion on the application of frequency converter in water supply enterprises

Zhao Yongjie

Luoyang Water Group Limited company of Jianxi water plant

Abstract: with the development of electric power technology, frequency conversion technology perfected, with frequency converter as the core and the programmable controller, the PID regulator control module composed of intelligent constant pressure water supply control system in water supply enterprises are widely used. The system stable starting, the starting current can be limited within specified current, thereby avoiding the start when the impact on the power grid; because the average rotational speed of pump is reduced, thereby prolonging the service life of pump and valve etc.; can eliminate the start and stop of the water hammer effect; can greatly improve the automation control, without manual does not stop monitoring, so that the water supply for water saving, energy saving, labor saving, ultimately achieve efficient operation.

Key words: inverter, rectifier, inverter, constant pressure water supply

1.变频器的原理和基本构成

1.1变频器

利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。其主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。

1.2 变频器的基本构成

变频器分为交――交和交――直――交两种，交――交变频器将工频交流电直接变换成频率、电压均可控制的交流电称直接式变频器。而交――直――交变频器则是先把工频交流电整流器变成直流电，然后把直流电换成频率、电压均可控制的交流电，称为间接式变频器。目前较为常用的是间接式变频器。

1.2.1整流器：最近大量使用的是二极管的变流器，它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器，由于其功率方向可逆，可以进行再生运转。 1.2.2滤波电路：在整流器整流后的直流电压中，含有电源6倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压（电流）。装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有余量，可以省去电感采用简单的滤波电路。 1.2.3逆变器：同整流器相反，逆变器是将整流后的直流电源变换为所要求电压、频率的交流电，以保证异步电动机运行。

1.2.4控制电路：是给异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路提供控制信号的回路，它有频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”，将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”，以及逆变器和电动机的“保护电路”组成，其主要功能是根据各类反馈信号实时有效的控制整流器和逆变器的输出，供应电压、频率适合的交流电源给电动机。

2.变频恒压供水系统的构成及原理

变频恒压供水控制系统主要由变频器、可编程控制器、PID调节器和压力传感器组成。所谓“恒压”，就是指不管用户端用水的大小，总保持管网中水压基本恒定，这样即可满足用户对水的需要，又不使电动机空转而造成电能浪费。为实现上述目标，需要变频器根据给定压力信号和反馈压力信号比较来调节水泵转速。控制器综合给定信号与反馈信号后，经过PID调节，向变频器输出运转频率指令。压力传感器检测出管网的实时出水压力，并将其转变为控制器可接受的模拟信号（即反馈信号），这样就构成了一个实时闭环控制系统。

3.恒压供水系统中变频器选用

在恒压供水系统中，变频器的选用有三种方式；一种方式是：由一台变频器控制一台电动机时，只需使变频器的配用电动机容量与实际电动机容量相符即可。另一种方式是：一台变频器同时控制两台或多台电动机时，原则上变频器的配用电动机容量应等于两台电动机的容量之和；第三种方式是：由根据日常供水量的大小，采用一台变频供水机组和其余工频供水机组搭配运行，有效利用变频设备根据压力传感器来调节出厂的压力，保证恒压供水，这种方式既实现了恒压供水，又节约了变频设备的资金投入，目前在供水企业中较为普遍。

4.变频恒压供水系统特点

4.1节能：根据实际用水情况设定管网压力，自动调节用电频率，降低机组耗电；同时有效控制水泵转速，及时改变出水量，减少了水的跑、漏现象，达到一定的节能效果。4.2运行可靠：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，管道破裂及防止水锤现象的发生；同时其内部还设计了过流、过载、超限等综合保护电路，以保证运行机组安全可靠运行。4.3联网功能：可利用全中文工控组态软件，将变频机组进行联网，对每个变频机组进行实时监控，如电机的电压、电流、工作频率、管网压力及流量等，并且能够累积每个运行机组的用电量，累积其出水量，同时将数据提供软件内嵌的报表，以便分析统计及打印

5.总结

本文主要介绍了变频器的原理及其构成和以变频器为核心的恒压供水系统如何实现变频调速来保证供水企业压力恒定运行，以及在实际运行中体现出的几点优势。

参考文献:

《变频调速应用与实践》作者：张燕宾…机械工业出版社[2001-01-01]