浅谈变频器在供水系统的应用

广东乳源瑶族自治县中等职业技术学校 钟盛龙

变频器恒压供水控制变频调速技术用于水泵控制系统，具有调速性能好、节能效果显著、运行工艺安全可靠等优点。通过供水管道上的远传压力表，输出0-10V模拟量信号送入变频器，来自动调节变频器的输出频率，从而改变水泵的转速，保持供水管网的压力恒定。

一、控制系统的结构

变频调速控制系统是恒压供水系统的核心部分，整个系统的结构图如图2-1所示。

图2—1 变频调速恒压供水系统结构图

控制系统的工作原理：变频调速恒压供水控制最终是通过调节水泵转速来实现的，水泵是供水的执行单元。通过调速能实现水压恒定是由水泵特性决定的。

二、供水系统工作原理

（1）点动运行

断路器QS合上后，电源指示灯L1亮。当按下SB1时，PLC输出端子Q0.0接通，KM1线圈带电，其常开触点闭合，点动运行指示灯L2亮，变量泵M1点动运行。松开SB1后，Q0.0断开，KM1断电，L2熄灭，M1停止点动。

（2）起动运行

当按下SB2后，PLC输出端子Q0.1接通，KM2线圈带电，其常开触点闭合，变量泵运行指示灯L3亮，变频器散热扇M运行，变频器通电并开始工作，输出频率逐渐增加，变量泵M1的转速逐渐升高，水泵输出压力也随之上升，若此时的用水量小于变量泵的最大供水量时，变频器将以小于上限设定的频率（P322=50Hz）运行。水压通过压力传感器转换成电流信号反馈之变频器，经过PID调节，使变频器的输出频率随着用水量的多少自动增减。因为电动机的转速与频率成正比，所以水泵的转速也随之增减，从而维持水压的恒定。

（3）停止运行

需要停止运行时，按下SB3，PLC输出端子去Q0.1、Q0.2断开，线圈KM2、KM3断电，指示灯L3、L4熄灭，便量泵M1和定量泵M2停止运行。

三、变频器的参数设定与应用

根据本控制系统的控制要求，将变频器的参数设定如下表所示：

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变频器参数设定及说明

本控制系统采用SIEMENS公司的MMV300/3变频器控制输出，以实现恒压供水的目的。

1.水压闭环调节

该系统的水压闭环调节的原理是：在水泵输出管上的压力传感器将出水的压力转换成4—20mA直流电源输入变频器，该信号与压力给定值相比较，经PID运算，控制变频器的输出频率，从而控制供水泵电机转速，达到输出供水水压稳定在设定的压力上。

2.PID调节功能

（1）比较与判断功能

设压力给定信号为xp1，压力传感器的反馈信号为xf，PID调节首先对上述信号进行比较，得到偏差信号△x

接着根据△x值判断如下：

△x为“+”，说明供水压力低于给定值，水泵应升速。△x大，说明供水压力低得较多，应加快水泵的升速。

△x为 “-”，说明供水压力高于给定值，水泵应减速。∣△x∣大，说明供水压力高出较多，应加快水泵的减速。

（2）P（比例）功能

简略地说，P功能就是将△x值按比例放大。这样，△x值即使很小，也被放大得足够大，使水泵的转速得到迅速的调整，从而减小静差ε。

综上所述，在供水系统中采用变频调速运行方式，系统可根据实际设定水压自动调节水泵电机的转速或加减泵，使供水系统管网中的压力保持在给定值，以求最大限度的节能、节水、节地、节资，并使系统处于可靠运行的状态，实现恒压供水。用变频调速来实现恒压供水，与用调节阀门来实现恒压供水相比较，节能效果十分显著。其优点是:起动平稳，起动电流可限制在额定电流以内，从而避免了起动时对电网的冲击;由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等的使用寿命;可以消除起动和停机时的水锤效应;在锅炉和其他燃烧重油的场合，恒压供油可使油的燃烧更加充分，大大地减轻了对环境的污染。