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摘要：文章基于变频调速技术以及二次供水系统中所应用的变压变频供水技术原理，对恒压变频供水以及变压变频供水两种方式进行对比，并重点研究变压变频供水技术而二次供水系统中的实现方式，以供参考。
关键词：变压变频技术；二次供水系统；应用
1引言
供水过程中比较常见的状态就是不同季节和时间段存在较大用水量变化的情况，也就是存在用水高峰和低谷的特征，但是针对供水系统的设计却往往需要按照高峰时期的流量需求进行设计，而由于供水系统大部分时间都是在流量比较小的状态下运行，如果此时水泵机组却按照高峰使其的用水量运行，虽然经过了阀门的调节来满足用水需求，却导致在供水管网中出现了较大的能量损耗以及能耗浪费的问题。针对上述问题，为了实现节能优化的目的，就需要通过变压变频技术的应用来实现供水系统运行中可以按照用水需求来对供水加压泵组进行自动控制，满足供水系统高效运行以及用户的用水需求。
2变频调速技术工作原理
变频调速技术，简单地说就是通过技术手段对交流电频率进行改变，以此来实现对用电设备供电频率的改变，最终的目的就是对设备的转速以及输出功率进行调节。具体地说，在设备启动的过程中，在变频器的控制下电机的转速会不断增加，这也会使得供水压力逐渐上升，在达到与用水量平衡时，电机的转速就会稳定在此数值。如果出现用水量变化的情况，变频器就会通过对供电频率的调节来实现对转速的调节。而如果随着用水量的不断增加使得变频泵达到了最大转速，这就会自动向工频进行切换，而且通过变频器来对另一台水泵进行控制。也就是通过多台泵组合的方式来满足用水高峰时期的用水量要求。相反，当用水量降低时，就会通过变频器来降低供电频率和电机转速，按照顺序来对工频泵进行关闭和切换，最后就剩下一台变频泵处于运行状态。
3恒压和变压变频供水的比较
恒压变频供水和变压变频供水是二次供水系统中比较常用的两种方式。前一种供水方式，主要是由于离心泵在运行中满足较大流量要求时表现出具有较低扬程的特点，而如果流量比较小时则具有比较大的扬程，为此，可以通过变频系统的应用来对其扬程进行控制，也就是在流量变化时可以将养成保持在设计扬程的数值。而后一种方式就是在恒压变频的基础上，对压力设置值进行改变，主要的目的就是确保末端控制点的压力保持不变。这主要是由于水泵在具有较大流量时会出现较大管损的问题，因此可以通过变压变频的方式来减少由于流量改变而造成的扬程浪费问题，表现出良好的节能效果。而恒压变频供水的方式所保持不变的压力就是泵组的出口压力，其实现方式就是将一个压力传感器安装在水泵出口的位置，然后通过对固定压力控制值的设定就可以实现。
从上述对比可以看出，与恒压变频供水方式相比，变压变频的方式表现出减少末端压头升高而导致对管道损失以及相应的功率，通常会减少总功率大概为5~10%左右，不仅如此，此种供水方式还可以更好地确保管网运行的稳定性。
4变压变频供水的实现方式
在采用变压变频方式进行供水的过程中，需要结合供水需求来进行管网初始压力的设定，而且在流量变化时就会改变供水主管网所提供的压力，二者的关系如公式4.1所示。
图4.1 管网特征曲线示意图
从图4.1可以看出，由于供水特点不断变化，想要通过变压调节来完全匹配此特性曲线的要求具有较大的难度，这就需要采取近似变压曲线或线性化变压线控制的方式来实现。也就是在对主干管的初始压力进行设定时需要结合用水量的变化情况进行设定，而且通过对水泵转速的调整来确保供水的可靠性，这样就可以实现对能源最大化的节约。在此种控制方式下，需要不断对管网的需求流量进行计算，以便系统可以对用水量的变化情况进行随时掌控。
而对管网的需求流量进行计算之后，如果采取对流量计进行增加的计量方式不仅会导致成本的增加，而且在始动流量的限制下也会增加对小流量进行检测的难度。这就需要采用流量预测模型的方法来进行控制，而且主要是通过泵的特性曲线来实现此预测模型的。如公式4.2和4.3所示。
上述泵特性曲线中的H和Q都属于一元二次方程关系，其中的a、b、c为常数，水泵型号不同这些常数的取值也会有所不同，在水泵的出厂测试报告中都会提供。而n就是额定转速，就是任意转速。
根据上述模型，一旦供水系统中的供水设备确定之后，上述常数以及额定转速都已经确定，而且在初始压力恒压运行时，H也确定，这就可以通过对此事的实时转速来对当前的流量Q进行计算。在得出Q之后就可以结合管网特性来对管损的情况进行判断。然后结合管损情况来设定变压点压力，系统就会根据重新设定的压力来进行自动调节，保持在此压力值上进行恒压运行。这样就可以通过上述计算来根据流量变化来对所需要的压力值进行计算和调节，实现了动态平衡以及泵组出水口变压、最不利点压力平稳等目的。
5结语
在目前我国社会发展以及对供水质量和服务质量要求不断提高的同时，用水用户还对其供水体验感提出了较高的要求。因此本文针对此要求提出了采用变压变频技术来代替恒压变频技术应用在二次供水系统中的策略，通过此种策略，在实现更好的节能效果的同时，也大大提高了供水系统运行的稳定性和可靠性，也是未来二次供水系统中的主要发展趋势，对于此行业的发展以及技术进步具有重要的推动作用。
参考文献：
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[2] 杜乃成. 智能全变频恒压供水技术在二次供水中的应用[J]. 自动化与仪表, 2017(08):61-63.
[3] 吴上. 模糊预测控制技术在变频恒压供水系统中的研究与应用[D]. 湖南工业大学, 2015.
论文作者:张春雷
论文发表刊物:《科技新时代》2019年9期
论文发表时间:2019/11/19
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