1.太原理工大学 030024;2.山西省黄河万家寨水务集团有限公司 030012
摘要：在水厂供水中，供水压力是一个重要的运行指标，在供水高峰期和低谷期都要求供水压力恒定在一定范围内，不能出现大的波动，这就需要供水水泵能具有随压力变化而提供不同供水量的功能，如无法实现自动调节而只以恒定供水量工作，除不能满足供水压力以外，在低谷运行时造成大量的电能浪费。水泵供水能力的调节就需要通过水泵电机的控制加以实现。
关键词：变频器；节能系统；水厂供水系统；应用
我国的供水系统自从引入了变频器技术，就得到了人们的广泛认可，把变频器技术当成为电动机保持恒速运行和节能的主要设备来使用。交流电动机在正常工作的过程中使用变频器技术，不仅可以最大化节省资源和能源，还可以在完善工艺、缩减能耗的同时提高生产品质，减小对环境的危害。
一、变给定控制原理
在系统中用一台变频器来对多台设备进行管控的方式在如今的水厂中被应用得十分普遍，通常情况下多台水泵所具有的频率是一致的，这时只需要利用变频器带动其中的一台就可以使其他的水泵也跟随着运行起来，其转速的调节与变频器的频率息息相关，而且可以依据水流量的多少来选择所需要水泵的多少，以保证管网所受的压力可以保持在适当的范围内。现阶段，大多数所应用变频器设备的厂家都是通过改变其内部的PID调节功能来对其闭环进行管控，以便于可以对变频设备的频率进行良好的控制。在压力测量方面，大多数利用的是远传压力表，有些也经常用压力变送器，尽管压力变送器的准确度和可靠性较高，但它的价格也相对较高，而且在供货方面较缓慢，所以在实际应用时远不及前者。变给定调节系统在运行的过程中，其原理主要是采用流量与水压相联系的方式，让水压随流量的变化而变化。具体指的是将压力的最大与最小值进行规划，用最小值来确保流量的稳定，为供水系统提供服务，而最大值则是在保证水量的同时还要满足远处用户对水的需求，这样不仅大大提高了供水的效率，还使得供水系统在性能方面有了更大的保障。
二、变频节能系统的优点
两年以来，通过对同煤晋华宫矿生活水厂中变频节能系统的研究与分析得知，发现在多台供水水泵供电回路中接入佛朗科公司FRKN8000G/P变频器后，并通过节能系统设置随时调节水泵运行状态，可知变频节能系统有如下优势：1）变频节能系统具有RS485串行通信接口，支持“四遥”功能，可将运行数据上传。在水厂综合控制室内的显示器上可以对变频器所采集的相关信息及情况进行实时监管和控制。比如，变频器在工作时的运行效率、管网的压力及泵口的出水情况、开环和闭环的运行状态、变频器在输入和输出时的电压及电流数值。在计算机监管程序的工作下，可以对系统的流量、水压和频率进行统一的编程设定，并通过水压值的变化反馈到变频器的变频量来控制水泵电机是否加减速，开启和关闭水泵的操作。2）变频系统具有容错恢复功能。当人员在操作过程中无意触碰到关机键时，可采用相关的程序或功能进行修正。比如，当电动机的运行处于下降状态时，开启键也可作为系统的重启键，使其恢复运行。3）通过压力表等传感器传输压力变量值，用变频系统来对水压进行控制，使管网水压维持在稳定状态，这样不仅可以使管网的运行得到保障，还可以很好地将文字转换成较为明晰的图画，以使观看效果更加简洁清晰。4）变频器系统对各程序工作中电流、电压、频率以及水压的监督和管理主要是通过工控机来达到的，它可以及时地反应出机器在工作时所出现的问题，以便于相关人员及时进行原因分析和处理，确保工作的顺利进行。5）利用变频系统可以对不同时间内水泵的流量以及所耗用的比例进行统计和记录，使变频的特点可以发挥到实处。
三、变频节能系统的组成与特征
变频节能系统的主要结构是由物理方面、管理方面以及控制方面的技术及设备组成，它们都是依靠计算机网络来完成的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在此系统中主要以计算机技术为核心内容，将数据的采集以及相关管理软件的开发结合到一起，以达到便捷采集数据、处理数据的目的。每个系统分管的职责也大不相同，各个系统都可以对数据的来源及渠道进行审核与分析，其职责主要包括以下几种：1）物理方面。主要以硬环境为主，通过运用综合节能柜来对厂内的耗电量进行改善，并利用机泵的变频技术对其进行完善。2）控制方面。水泵在实际工作时，运行的情况会受时间的影响，且这种时间变化是具有规律性的。智能控制系统在工作时会对每天、每月中不同时间内最高供水量和最低供水量进行记录，并根据所出现的规律制成图表，并在恰当时给出调节信号，以使设备正常运行。3）管理方面。系统内部的工作环境被称之为软环境，主要负责变频节能软件的管理和分析。在工作开始前，首先要由生产变频器厂家中的专业人员来对水厂的情况及监管方面进行考察和分析，以保证变频器可以满足水厂的工作要求，只有经过一段时间对数据的收集与分析，多次进行试验试查，才可以更好、更准确地为管理人员提供依据，并可以通过软件设计来实现管理要求。
四、变频器的干扰分析
变频器工作中产生的高次谐波电压、电流对控制系统的稳定性和准确性具有重要影响，如果不能消除谐波干扰，可能导致整个动力系统的失灵。常见的干扰主要有电容干扰、继电器干扰、通讯线干扰、控制器干扰等。当电容受到干扰后容易产生过载、过热等现象，最后导致电容烧毁，使水泵控制系统失去过载保护功能。当继电器受到干扰后，继电器产生的小电流信号微弱，或则在没有控制信号的情况下，被干扰信号产生动作，进而对外发出指令。继电器在动力控制系统中是连接控制系统和拖动部件的纽带，所以对其抗干扰保护异常重要。当通讯线发生干扰时，通讯线连接到的显示屏将产生显示误差，影响人工监测效果，甚至做出错误决策。当控制器受到干扰时，控制器发出指令的时效性会产生偏差，影响到变频调控系统的自动反应效果，特别是在PID闭环控制中，控制器的失灵使动态控制缓慢。
五、变频节能系统的使用成果
主要以晋华宫水厂中的2号和3号井为研究对象，对此电厂从2016年1月—6月的节能情况进行详细分析。在2号井还没有投入使用变频器技术之前，它的工作状态、频率来说都处于一个较为稳定的状态，每小时的出水量可达805m3，每小时的耗电量在260kW，平均每立方米的耗电量在331kW。根据以上的计算结果可知，2号井的节电率在9.5%左右。3号井在没投入变频器技术之前，也是出于相对稳定的工作状态，出水量为184m3/h，每小时的耗电量是83kW，平均每立方米的耗电量在471kW左右，经计算，此井的节电率是40%。但是经后期对其进行不断的改进和完善后，变频技术在井内的节电率大约保持在10%~40%的范围内，在整个供水系统中节约大概20%，当供水量波动大时节能效果更明显。
六、结论
对于一些小型供水企业来说，将变频器技术引进到供水系统中不但可以最大程度地提高供水的效率，还可以缩减费用开支，降低企业成本。在供水系统中充分地利用变频器技术，不仅对企业整体经济效益的提高有着重要的现实意义，还可以促进企业长期持久的发展，从而将节能工作贯穿于实际，更好地为企业、为社会提供益处。
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论文作者:吕超
论文发表刊物:《电力设备》2017年第6期
论文发表时间:2017/6/14
标签：变频器论文; 系统论文; 水泵论文; 节能论文; 水厂论文; 工作论文; 供水系统论文; 《电力设备》2017年第6期论文;