变频调速技术在水厂中的应用与实现

王晶莹,韩晓明

摘要 变频调速技术能够有效的降低能耗，增加产品的质量和产量，在现实的生产活动中具有广泛的应用价值。本文总结了变频调速技术在水厂主要环节的应用及实现过程。

关键词 变频调速技术；水厂；应用

中图分类号TU991 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）43-0087-02

1 泵房恒压供水系统

1.1变频调速技术在泵房恒压供水系统中的应用

在水厂的供水过程中，水泵的流量往往受到许多外界因素如外界用水情况的变化而变化，而且水泵的扬程也会受到来自流量以及吸水井水位等因素的影响。所以为了使水泵总能够维持在一个相对高效的工作区间内，必须进行一些人为的控制。以前为了达到这样的目的，往往采用的方法是利用阀门或者多台水泵投切进行控制，但这种方法往往效果不佳，并且操作时的不确定性因素较多。为了解决这一问题，水厂一般采用把大功率变频器应用在水泵上的方法，利用变频调速技术使水泵一直处于一个相对高效的区间内工作，从而既实现节能降耗的目的，又使得水厂的产量和质量更上一层楼。

1.2变频调速技术在恒压供水系统中的实现

变频恒压供水系统的调节方法是PID算法，系统具体的调节过程如下所述：1）由计算机通过PLC对变频泵输入供水压力设定值PSET，当运行变频泵时，为了使管网内的压力Pout与设定频率PSET基本相等，水泵上的变频器会根据供水管网中的压力变化，自动对变频泵的频率f进行调节，最终达到对供水管网内压力的调节目的；2）当供水管网压力小于设定的压力时，在水泵变频器的调节下，水泵的频率不断上调，一直达到最大值fmax。如果此时的送水压力仍然小于电脑的设定值时，即PoutPSET）时，则恒压供水系统的PLC就会发出指令停止一台供水定速泵，同时将变频泵频率逐步上调，直至达到设定值；若供水变频泵频率再次调至最大fmin则会再次重复这一过程直至达到预设压力。

2 滤池反冲洗系统

2.1变频调速技术在滤池反冲洗系统中的应用

为了使滤池的效率值不断提高，必须要对滤池进行必要的清洗，从而使滤池不断的恢复并继续发挥自己的功效，滤池反冲洗就是解决这一问题的最好手段。但是反冲洗的过程并不向想象的那么简单，程度太大可能会使滤料层、承托层翻动，膨胀太高，出现跑砂、配水系统故障或漏砂等现象；相反，如果反冲洗的程度不够，那样滤池就不会达到清洗的目的，日积月累就可能造成滤池的堵塞现象。现实的生产过程中往往存在很多因素影响滤池的反冲洗过程，从而使滤池设计时的反冲洗程度与现实中的存在一定差异。如几个滤池共用一套反冲洗设备，而每一个滤池设计时的气水管路存在一定的差异；季节的不同造成水温的不尽相同，从而使水的粘滞性发生变化等等。近些年国内水厂主要采用的工艺是高效纤维滤池气水反冲洗的方法，这种方法对设备的配置以及操作者的操作要求比较高。从我国的实际情况以及操作者的素质看，自控系统必须具各成熟而完备的故障判断和保护功能，这样才能避免控制系统以及各种阀门设备的损坏，从而使整个滤池的运转出现问题。如果采用PLC和变频调速技术相结合的方法，就能够很好的解决上述问题。

将变频调速技术应用到用于反冲洗的水泵及风机中，利用变频器对设备的运转频率进行调节，从而使整个滤池的反冲强度始终维持在正常的工艺要求范围内。这样不仅大大提高了整个反冲系统的运行可靠性，而且减少了工人在整个生产过程中的劳动强度，更重要的是该项技术的应用大大节省了电能和水资源，从环境角度上更适应社会的发展要求。

2.2调试中的问题及措施

2.2.1“喘振”问题

“喘振”产生的主要原因是当外界所需的风量小于临界点K的压力时，风机产生的最大压力小于管路中的阻耗。由于管道容量较大，在瞬间管路中的阻耗仍保持在原有状态，管路中的阻耗大于风机所产生的风压，因此气体开始反方向倒流，由管路倒流入风机中（出现负流量）．由于倒流使管路中的压力迅速下降，工作点迅速发生跳跃，此时流量为0。由于风机继续运行，因此当管路中压力降低到相应压力点时，风机又重新开始输出流量。如此反复出现上述过程，形成“喘振”。

2.2.2解决方案

1）风机选型时，尽量选择Q-H性能曲线相对平直且向下倾斜的风机，避免风机变频调速运行时恰好调在“喘振”区；2）在满足生产需求的前提下，适当的调高或者调低风机的转速，从而使风机Q-H曲线中的不稳定区域变小，减少“喘振”现象发生的机率。

3 加药系统

3.1变频调速技术在加药系统中的应用

在水厂中，加药系统主要有两部分，即制作搅拌系统和投加系统。混凝剂的投加也需要根据不同的条件实时的进行调节，比如说进水的水量以及水质等。利用变频调速技术输出频率范围宽（0Hz~200Hz）的性能高于工频运行的特点，使投加混凝剂计量泵、投加石灰螺杆泵、加石灰给料机等的投料量变化范围变宽，更加适应生产过程中药量投加量的变化，从而有效的降低投加过程中混凝剂的损耗。比如在混凝剂的投加控制时，采用进水流量作为调节依据，利用变频器调节计量泵的转速，以混合水的SCD值的反馈量比例积分为依据，调节计量泵的冲程，形成一个二者相互作用的调节系统。

3.2变频调速技术在加药系统中的实现

经过在一些水厂的实际应用，变频调速技术在加药系统中的应用的到了很好的实际效果：1）在节能降耗方面的效果明显，设备运转正常，节电率可达30％~40％；2）水厂滤池出水的水质明显的到改观，符合相关规定的要求；3）混凝剂的使用量明显降低，节省率达到25％~40％；4）整个水厂的自动化水平提案高，整个系统运行稳定，且故障率降低；5）生产成本降低，环境保护方面的到很大改善。

总之，变频调速技术在水厂中的应用，不仅解决了传统水厂生产中供水系统在运行中流量和水压变化大、设备启动频繁带来的设备维修及耗电量大的缺点，还使水厂生产成本大大降低，节能减排方面效果明显。变频调速技术在水厂中拥有广阔的应用前景。

参考文献

[1]申智.变频调速技术在供水系统中的应用.煤炭工程，2010(3).

[2]赵相宾.我国变频调速技术的发展及应用.变频器世界，2003(7)：4-8.