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摘要：本文主要把智能全变频恒压供水技术应用于二次供水设备，集远程监控、远程报修、全变频节能控制于一体，并通过试验数据验证并分析了该智能全变频恒压供水技术在能耗和供水稳压方面的特性。
关键词：智能全变频；恒压供水技术；二次供水
1、智能全变频恒压供水系统
本研究搭建了智能全变频恒压供水控制系统，如图1左边所示。该系统为每台水泵配备1台变频器，控制单元采集系统压力、液位、流量等信号，实时采集信号数据，通过全变频恒压供水控制算法控制水泵的运行；其控制柜由变频器、控制单元、云通讯单元、人机交互界面、手机APP、电脑PC端等部分组成。通过人机交互界面、手机APP、电脑PC端来监控系统运行。
2、智能全变频技术在二次供水的应用
2.1变频调速恒压供水系统的能耗特性
变频调速恒压供水系统主要由变频调速器、交流电动机、水泵几部分组成，系统通过改变电机的运行频率，进而改变转速来达到恒压供水的目的。变频调速恒压供水水泵的工作性能曲线和管路特性曲线如图1右边所示，曲线1、2分别为管路特性曲线、水泵工作性能曲线。
图1
扬程H与流量Q的关系表达式为
H=SQ2（1）
式中：S为管路的特性系数值，s2/m5。
变频调速水泵的能耗Nin可由式（2）确定：
（2）
式中：γ为水的比重，kN/m3；Q为水泵的流量，m3/s；H为水泵的扬程，m；η为变频调速水泵的综合效率；ηvfd为变频调速器效率；ηm为交流电动机效率；ηp为水泵在部分负荷下的运行效率。
各部分的运行效率随水泵负荷的改变而改变，水泵运行的能耗并非简单的同流量的成三次方的关系。当负荷率越低，其运行效率越低，而且在低负荷时其综合运行效率会急速下降。因此，让变频调速水泵尽可能地在效率区运行才能实现系统节能的目的。
2.2全变频恒压供水系统的节能效果分析
图2
为分析全变频供水控制系统节能效果，搭建二次供水叠压试验平台，如图2所示。图中叠压设备通过压力变送器②测定出口压力作为PID的控制反馈信号，通过流量控制阀③调节出水流量，通过流量变送器④来测定出口流量，3台水泵的额定功率均为3kW。试验分别测试在“全变频”和“变频+工频”2种控制方式下，在不同设定工作压力下各台水泵输出功率的值。
通过试验，得到该系统在“全变频”控制方式下各泵运行频率和输出功率的参数如图3中表1所示，在“变频+工频”控制方式下各泵运行频率和输出功率的参数如图3表2所示。两者进行对比分析，计算系统总输出功率，得到不同控制方式下总输出功率对比曲线，如图3中的4-1所示，其对比2种控制方式，全变频控制方式在相同工况下达到相同设定压力，其整体节能效果是比较明显的。并且，当“变频+工频”控制方式中的变频泵运行频率越小，则在相同工况下，该“全变频”控制的节能效果越是明显。实测数据显示，与传统单变频控制方式相比，采用全变频控制时，设备在某些工况下节能可达20%以上。
图3
2.3全变频恒压供水系统的加压过程分析
传统的恒压供水设备采用“变频+工频”的控制方式，当系统在调整出水压力等工况下，而需要进行水泵的投入或切除操作时，需要先停止运行的变频泵，然后延时切换工频，再投入另一台泵变频软起运行。在加压过程中，由于泵组切换延时和软启动延时，会造成系统压力波动，甚至可能出现全部停泵，造成短时失压的情况。由于采用全变频的控制方式，使泵的投入、切除过程避免了工频变频切换带来的问题，投入、切除过程是平稳进行的。
结束语
本文将智能全变频恒压供水技术应用于二次供水设备，通过试验的方法，验证了该技术节能的效果；并且通过智能控制算法，使系统运行平稳、减少了系统压力波动；随着互联网技术的发展，提高了系统的灵活性和交互性。随着人们对供水需求的不断提升，智能全变频供水技术，可以更好地满足市场对供水设备高效节能、稳定可靠、方便灵活等的需求，具有一定应用价值。
参考文献
[1]王朋涛.智能全变频变压变流量运行控制[J].华章，2016.
[2]汪临伟.变频调速技术与应用[M].北京：电子工业出版社，2014.
[3]陈文.变频恒压供水控制系统设计[J].中国给水排水，2017.
论文作者:欧阳嵘华
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/12
标签：水泵论文; 方式论文; 智能论文; 供水系统论文; 流量论文; 如图论文; 所示论文; 《建筑学研究前沿》2017年第30期论文;