浅谈变频在给排水中的应用

沈佳

摘 要：随着变频调速技术的不断发展，变频技术的应用越来越广泛，在给排水工程中也有所应用，变频在给排水方面的应用需要多方面提高注意，本文将就变频在给排水方面的应用进行相关讨论。

关键词：变频；给排水；污水处理；应用；完善

0 引言

随着变频技术的发展，变频技术在给排水方面的应用也越来越广泛和成熟。其基本原理是将压力、液位等信号转化为电信号传输给PLC等变频控制系统，经过逻辑处理控制变频器输出频率，同时将设定信号与实际信号比较，调节水泵等设备的转速。在城市供水、污水处理等给排水工程中，系统节能尤为明显，因此变频技术是在这方面的广泛应用是一种趋势。

1 给排水中变频应用的优势

变频调速对于恒压供水和调节阀门工作来说相比恒压供水方式具有更好的节能效果，和传统的供水方式相比变频调速具有很多方面的优势，其中包括水泵启动平稳，启动电流可以进行有效的限制，能够避免启动时瞬间电流的增大对电网的冲击力度，给排水变频应用能够降低阀门的开闭频率和泵的平均转速，这就减少了磨损，从而延长了配件寿命，更好的保证了供水要求。

变频供水设备的变频器能够为电机提供电源，这种电源是可变频率的形式，能够实现电机的无极调速，保证管道水压的连续变化过程，传感器的主要工作和任务就是对管道的水压力进行检测，压力的具体设定要根据用户需求来确定，从而满足用户期望水压值，压力设定的信号以及压力的反馈信号可以通过变频器进行可编程控制器的设定，通过内部PID的程序进行计算和处理，从而输出对变频器的指令要求，变频器对转速给定信号接收之后进行工作，通常来说供水设备设置1～3台水泵，1～2台工作，1台备用，在供水设备的应用中常用的是采用一台变频泵，供水设备的工作流程：供水设备供电开始准备工作，对变频泵进行启动，启动之后待管水压达到压力预设值之后，通过变频器的输出，稳定变频器输出数值，用水量的不断增加会造成水压的降低，传感器通过信号的反馈进行控制器和PID调节器的控制，可编程控制器通过对用水量的控制提高变频器的输出频率，从而使高水泵的转速不断的提高，水压在这种情况下就会持续上升，变频器的输出频率逐渐提高到最大之后，如果仍不能保证管道水压，可编程控制器就会发出控制信号，直接启动另一台工频泵同时工作，这时候变成控制器重复上述过程仍旧对信号进行分析和反馈，从而控制变频泵的转速，相反，当用水量减少时，变频器的输出功率逐渐降低，当达到最小值之后将会自动减少一台工频电机的工作。这种变频控制的应用更好的提高了工作的效率、减少了人工投入。

2 变频给排水应用中的注意事项

变频器的负载类型；如离心泵或轴流泵等，特别注意负载的性能曲线，性能曲线决定了应用时的方式方法，其中比较常见的问题主要有两个；其一，一般的控制系统中水泵的启动停止和出口阀门的开闭是连锁控制的，在离心泵启动时必须先开泵后开阀，而轴流泵启动时必须先开阀后开泵。其二，在实际应用中应当根据性能曲线和水泵实际流量，设定好变频器输出的最小频率，同时最小频率设定时也应考虑电机散热，避免同轴风扇提供的风量不足，烧坏电机。

2.1 变频器与负载的匹配问题 变频器对高速电机的驱动工作中，由于高速电机具有电抗小、高次谐波增加等特点容易造成输出电流值的不断增大，因此高速电机变频器的选型在容量的选择中要选择稍大的类型。

电流匹配：在离心泵的选择上，变频器的额定电流要与电机的额定电流相符合。

电压匹配：选择中要注意变频器的电压必须与负载额定电压相符，避免负载运行造成安全隐患。

特殊的负载情况，例如深水泵等需要对电机性能参数进行考虑，保障最大电流能够承受变频器电流和过载情况。

转矩匹配：这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生，需要充分重视。

2.2 变频器长电缆运行 在变频器的运行过程中，如果要采用长电缆的运行方式要充分考虑到长电缆对地耦合电容的影响因素，针对现象采取措施抑制影响，为了避免变频器的出力不足，要在变频器的容量选择上扩大一些或者采取安装输出电抗器。

2.3 其他情况 通常情况下，当一台变频器控制一台电动机时候，变频器的配用选择只要与电动机容量符合就能安全运行，一台变频器两台电动机的情况下，原则上来说只要能够符合电动机容量之和就能运行，但是不同的是两台水泵的全速共适量在高峰负载时的用水量是有很大不同的，这就需要对变频器的容量适当减少，另外，在高温、高海拔等特殊地区，在变频器的选择上要进行放大一档的选择。

3 变频在污水處理中的应用

3.1 变频器信号选择 一般污水处理装置对管道水压控制要求几乎没有，而对水池的液位控制要求很高，因此PLC收到的信号一般都为水池的液位反馈信号。应当注意，恒液位控制和恒压力控制相反，但只要改变PLC中相应的PID程序或改变PID调节器设置即可。

3.2 变频器频率输出范围 污水泵设计是按工频运行时设计的，由于用了变频技术及微机技术的智能控制，因此可以使污水泵运行的转速随反馈信号的变化而变化，最终达到恒液位或恒压控制的目的。但是，由于污水泵的种类繁多，工作环境也相差甚大，因此在设定变频器输出频率时应根据现场水泵实际流量和电机散热情况而定。

3.3 变频技术的优势 ①节能减耗。污水泵消耗功率与转速的三次方成正比，即P=Kn3。P为污水泵消耗功率；n为污水泵运行时的转速；K为比例系数。实践证明，使用变频设备可使水泵运行平均转速比工频转速降低20%，从而大大降低能耗，节能率可达20%～40%。②解放生产力。污水处理装置中污水泵在使用了变频器以后，系统根据进水量的变化自动调节系统的运行参数，是一种闭环控制环节，每日可设定多段液位运行，以适应液位的需要。不需要频繁地开闭阀门，不但免去了许多烦琐的人工操作，提高了污水处理平稳性，并使系统始终在一种节能状态下运行，检修次数大幅降低，同时又增加了设备的使用寿命，解放了生产力。

4 结语

综上所述，变频技术的不断发展促进了给排水工作的效率，对供水工作以及污水处理工作都有所推进，但是在应用过程中还是需要一些细节得到注意，从而更好的完善给排水工作中变频技术的应用，满足供水需求，促进社会和谐有序的发展。

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