压力反馈元件对恒压供水系统稳定性的影响探析

摘 要：变频恒压供水系统属公辅设施，在工业生产中，其重要性毋庸置疑。如果压力不稳，水温、流量就得不到保证，就会影响终端设备正常工作和生产，甚至损坏设备。除了管网自身设计、安装因素外，由于压力反馈元件参与变频恒压供水系统的压力调节，其自身的稳定性、安装位置的选择，对系统产生稳定压力，至关重要。本文结合压力传感器参与恒压调节的过程，从两种压力元件的实际使用效果出发，得出可以用压力变送器替代传统的机械式远传压力表，实现稳定的供水压力。

关键词：远传压力表；压力变送器；恒压供水系统稳定性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.05.014

0 引言

压力反馈元件安装于变频恒压供水系统主管路出口管网上，反馈信号供变频器读取，并与设定的压力值比较，变频器根据内置PID算法，不断对水泵调速，直到实际管网压力值稳定在设定值。反馈元件的稳定性，直接影响到变频器对水泵的调节，进而影响整个恒压供水系统的稳定性。

1 远传压力表的工作原理

远传压力表适用于测量对钢及合金不起腐蚀作用的液体、蒸汽和气体等介质的压力。仪表内设置一滑线电阻发送器，可把被测值以电量值传至远离测量点、可被直接读取的变频器等上，以实现集中检测和远程控制，仪表就地指示压力，便于现场工艺检查。

仪表由一个弹簧管压力表和一个滑线电阻发送器组成，远传压力表机械部份的作用原理与一般弹簧管压力表相同[1]。

由于电阻发送器设置在齿轮传动机构上，因此当齿轮传动机构中的扇形齿轮轴产生偏转时，电阻发送器转臂也相应地得以偏转，由于电刷在电阻器上滑行，使得被测压力值的变化变换为电阻值的变化，而传至远方，进行控制和调节。

2 压力变送器的工作原理

被测介质的两种压力通入高、低两压力室，作用在敏感元件的两侧隔离膜片上，通过隔离片和元件内的填充液传送到测量膜片两侧。测量膜片与两侧绝缘片上的电极各组成一个电容器输出的4-20mA标准信号送入到程控系统中[1]。

常用的压力传感器芯体有陶瓷和扩散硅两种，是制造压力传感器及压力变送器的核心部件，其中扩散硅是一种高性能的一次压力测量产品，可以方便地进行放大处理，装配成标准信号输出的变送器，广泛应用于石化、冶金、电力、航空、医疗设备等行业的过程控制。

3 两种压力反馈元件对系统稳定性的实际影响

远传压力表和压力变送器，均可被变频器模拟输入端接收（输入类型可通过变频器输入类型拨码开关进行选择），用于PID调节，远传压力表反馈0-10v信号，压力变送器通常反馈的是4-20mA信号。

供水系统稳定水压主要靠远传压力表和变频器配合使用：变频器的模拟输入端提供10v的电压给远传压力表，远传压力表随管网压力的变化，相当于一个可变的滑动变阻器，分压得到一电压值反馈至变频器的输入端，与设定值比较，变频器根据PID参数和功能，动态调节输出，以控制水泵转速，从而使管网压力维持在所需的设定压力。

但是，实际使用过程中，鉴于远传压力表自身的机械结构，稳定性不足，对系统管网的设计和安装要求较高。简单的说，远传压力表机械部分连续受一定压力的水频繁冲击，以探测压力，如果系統管网设计不合理，易出现偏转不灵，失真，卡滞，直接影响变频器的跟踪和调节，进而引起变频器输出不稳定。

第一，实际使用中，例如出口阀阀板松动，将导致水的流量和压力忽大忽小，波动范围大，频率快，远传压力表将震荡的水压不断反馈至变频器，往往变频器还没调节过来，就又接收到新反馈值，造成输出忽大忽小，水泵忽快忽慢，恶性循环，系统根本控制不住。管网晃动，远传压力表甚至会窜至最大值，该值反馈给变频器，造成水泵转速过低，甚至骤停，远传压力表在变频器还没响应过来时，压力值又突降，电机又要升速，甚至出现水泵全速运转。变频器输出的转速和电流呈现近似规律又不是规律的忽大忽小，电机声音也忽大忽小，会严重影响变频器、水泵、电机、阀门、管道的使用寿命，水锤始终出现，系统稳定性差，导致停车机率过高。

第二，从系统管网来说，工厂对系统管道设计、安装要求不一，管网对整个系统的稳定性难以保证，管道布局不尽合理，明敷管道过长，杂乱，转弯多，再加上管道支撑和固定不良，导致整个管网实际供水时晃动较大，管网的不稳定性，导致恒压供水系统稳定性很差，进一步影响系统的调节能力。

水压力不稳，直接导致工厂需冷却的生产设备温度过高，甚至损坏，进而增加设备的维修维护成本，产品质量不达标、产能低下，导致设备故障率高，设备利用率和运转率偏低，影响企业效益。

压力变送器是硅压传感器与数字补偿修正技术结合的高性能压力变送器，它选用高稳定性和可靠性的压阻式压力传感器及专用IC电路，经过整机温度补偿与性能测试，广泛适用于工业控制、过程检测、化工、电力、水文、地质等行业流体压力的检测和控制。

因此，用压力变送器取代机械式电阻远传压力表，改善了远传压力表自身的不稳定性以及由它引起的水泵调节的不稳定性，效果直接、明显。反馈元件推荐使用压力变送器，可利用电气二次压力表替代管道上的远传压力表，直观显示管网的实时压力。

压力变送器应安装在出水主干管路上，选择远离拐弯处，并力求水流平滑处，配蛇形管加以缓冲，表阀控制开闭。注意不能将压力变送器安装于有多台泵的任意分支管路上。

4 结语

压力变送器在变频恒压供水系统中的应用，在管网设计、安装合理的前提下，极大的保证了系统稳定性。压力检测、反馈元件只有在自身长时间稳定工作的前提下，参与系统的调节，才能保证水泵，电机，管道，阀门工作于最优状态，延长了各部件的使用寿命，进而满足了工厂终端用水设施的正常使用，保证了工厂主体设备的完好率和运转率，对于促进企业经济效益，作用明显。

参考文献：

[1]吴建平.传感器原理及应用（第3版）[M].机械工业出版社，2016（01）.

作者简介：高亮（1986-），男，河北武安人，本科，助理工程师，设备工程师 ，从事电气类的相关工作。endprint