请问变频器在恒压供水中的应用原理和方法是怎样的?

三晶变频器在恒压供水中的应用

随着人们生活质量的提高，在生活用水方面的质量要求也越来越高。同时，由于工厂工艺的要求，对供水质量也得出了更高的要求。变频恒压供水以其环保、节能和供水质量高等优点在供水行业中越来越得到认同。在城市小区化的发展中，采用以小区或社区为统一整体的供水方案，会使设备的利用率及节能比例大大提高，并减少初始投资和占地面积。

一、变频恒压供水代替传统恒压供水的优点

1 变频恒压供水能自动24小时维持恒定压力，并根据压力信号自动启动备用泵，无级调整压力，供水质量好，与传统供水比较，不会造成管网破裂及开水笼头时的共振现象。

2 避免了泵的频繁启动及停止，而且启动平滑，减少了电机水泵的启动冲击，增加了电机水泵的使用寿命，也避免了传统供水中的水锤现象

3 传统供水中设计有水箱，不但浪费了资金，占用了较大的空间，而且水压不稳定，水质有污染，不符合卫生标准，而采用变频恒压供水，此类问题也就迎刃而解了。

4 采用变频恒压供水，系统可以根据用户实际用量，自动进行检测，控制马达转速，达到节能效果。避免了水塔供水无人值班时，总要开启一个泵运行的现象，节省了人力及物力

5 变频恒压供水可以自动实现多泵循环运动功能，延长了电机水泵的使用寿命。

6 变频恒压供水系统保护功能齐全，运行可靠，具有欠压、过流、过载、过热、缺相、短路保护等功能。

二、工作原理

变频恒压供水系统采用一电位器设定压力（也可采用面板内部设定压力），采用一个压力传感器（反馈为4~20mA或0-10V）检测管网中压力，压力传感器将信号送入变频器PID回路，PID回路处理之后，送出一个水量增加或减少信号，控制马达转速。如在一定延时时间内，压力还是不足或过大，则通过PLC作工频/变频切换，使实际管网压力与设定压力相一致。

另外，随着用水量的减少，变频器自动减少输出频率，达到了节能的目的。

三、适用范围

采用变频恒压供水，具有高效节能，压力稳定，运行可靠，操作简单，安装方便，占地少，噪音低，无污染，投资低，效益高等优点。特别适用于：

1 宾馆、写字楼、公寓、居民小区等场所的生活给水和热水采暖系统。

2 高层建筑、大型民用建筑的消防给水系统。

3 工矿生产企业

4 各类自来水厂

三晶变频器在恒压供水上的应用

一、变频恒压供水的特点

1 节能，可以实现节电20%-40%，能实现绿色用电。

2 占地面积小，投入少，效率高。

3 配置灵活，自动化程度高，功能齐全，灵活可靠。4 运行合理，由于是软起和软停，不但可以消除水锤效应，而且电机轴上的平均扭矩和磨损减小，减少了维修量和维修费用，并且水泵的寿命大大提高。5 由于变频恒压调速直接从水源供水，减少了原有供水方式的二次污染，防止了很多传染疾病的传染源头。6 通过通信控制，可以实现无人值守，节约了人力物力。二、节能原理由水泵的工作原理可知：水泵的流量与水泵（电机）的转速成正比，水泵的扬程与水泵（电机）的转速的平方成正比，水泵的轴功率等于流量与扬程的乘积，故水泵的轴功率与水泵的转速的三次方成正比（既水泵的轴功率与供电频率的三次方成正比）。根据上述原理可知改变水泵的转速就可改变水泵的功率。流量基本公式：Q∝N H∝N2 KW=QH∝N3以上Q代表流量，N代表转速，H代表扬程，KW代表轴功率。例如：将供电频率由50HZ降为45HZ，则P45/P50=（45/50）3= 0729，即P45=0729 P50；将供电频率由50HZ降为40HZ，则P40/P50=（40/50）3= 0512，即P40=0512 P50。水泵一般是按供水系统在设计时的最大工况需求来考虑的，而用水系统在实际使用中有很多时间不一定能达到用水的最大量，一般用阀门调节增大系统的阻力来节流，造成电机用电损失，而采用变频器可使系统工作状态平缓稳定，通过改变转速来调节用水供应，并可通过降低转速节能收回投资。从下图我们可以形象的看到三种流量控制方式的比较。100KW三种流量控制方法的耗电实测比较表：

流量% 变频器轴功率KW% 输入阀门控制

轴功率KW% 输出阀门控制

轴功率KW% 理想轴功率KW%

50 15 60 84 125

60 25 64 895 216

70 38 68 95 343

80 55 725 995 512

90 79 84 1035 73

100 108 106 107 100

很多电机拖动设备都存在全余量较大、工作效率低、电能耗量大、启动电流大、工作噪声大等难题。且不断的影响企业的经济效益，而投资变频器可以从根本上解决这些问题，一般情况下，完全可以改善工艺条件,并且投资回收期不超过10个月。三、变频恒压供水设备的主要应用场合1、高层建筑，城乡居民小区，企事业等生活用水；2、各类工业需要恒压控制的用水，冷却水循环，热力网水循环，锅炉补水等；3、中央空调系统；4、自来水厂增压系统；5、农田灌溉，污水处理，人造喷泉；6、各种流体恒压控制系统。

四、变频恒压供水设备的系统组成变频器是整个变频恒压供水系统的核心部分。其系统组成：水泵电机是输出环节，转速由变频器控制，实现变流量恒压控制。变频器接受PID控制器的信号对水泵进行速度控制，压力传感器检测管网出水压力，把信号传给PID控制器，通过PID控制器调节变频器的频率来控制水泵的转速，实现了一个闭环控制系统。由于三晶变频器本身具有PID调节功能，可以不选用外置PID调节器，调节更加平稳。

五，三晶变频器PID简易使用范例

（1） 假设反馈通道选择（0-10V），远传压力表的量程范围0-1MPA

（2） 接线

（3）设定的参数如下：

1, F039以实际需要，一般设为外部端子控制，即F039=2，

2， F040=40输出频率由PID输出决定；

F041=50PID启动，即MI1功能选择为PID启动功能；

3， F073=01PID输入选择， 0表示PID的设定值来源，由F027设定；1表示PID的反馈值来源，模拟输入VI为来源；

4， F027=50%设定值来源（系统要求压力为05MPa）

　　变频恒压供水一拖二PLC程序解析

　　——PLC步进指令应用实例之一

　　一、变频恒压供水系统主电路和控制线路图：

　　此系统是2000年前后，由上海博源自动化有限公司制作的（很想念他们，多年未联系了）。主电路结构为变频一拖二形式。控制原理简述如下：

　　系统由变频器、PLC和两台水泵构成。利用了变频器控制电路的PID等相关功能，和PLC配合实施变频一拖二自动恒压力供水。具有自动/手动切换功能。变频故障时，可切换到手动控制水泵运行。

　　控制过程：水路管网压力低时，变频器启动1#泵，至全速运行一段时间后，由远传压力表来的压力信号仍未到达设定值时，PLC控制1#泵由变频切换到工运行，然后变频启动2#泵运行，据管网压力情况随机调整2#泵的转速，来达到恒压供水的目的。当用水量变小，管网压力变高时，2#泵降为零速时，管网压力仍高，则PLC控制停掉1#工频泵，由2#泵实施恒压供水。至管网压力又低时，将2#泵由变频切为工频运行，变频器启动1#泵，调整1#泵的转速，维修恒压供水。如此循环不已。

　　需要说明一下的是：变频器必须设置好PID运行的相关参数，和配合PLC控制的相关工作状态触点输出。详细调整，参见东元M7200的说明书。在本例中，须大致调整以下几个参数。1、设置变频器启/停控制为外部端子运行；2、设置为自由停车方式，以避免变频/工频切换时造成对变频器输出端的冲击；3、设置PID运行方式，压力设定值由AUX端子进入。反馈信号由VIN端子进入；4、对变频器控制端子——输出端子的设置。设定RA、RC为变频故障时，触点动作输出；设定R2A、R2C为变频零速时，触点动作输出；设定DO1、DOG为变频器全速（频率到达）时，触点动作输出。

　　上图为PLC控制接线图。水泵和变频器的故障信号未经PLC处理，而是汇总给继电器KA2。其手动/自动的切换控制继电器KA1来切换。变频/工频的运行由接触器触点来互锁，以提高运行安全性。可以看出，R2A和DO1是PLC的两个关键输入信号。在PLC的控制动作输出中，对变频到工频的切换是通过DO1（变频器零速信号）来进行的；对工频到变频的切换是通过R2A（变频器频率到达信号）来进行的。

　　二、PLC的步进程序图：

　　因为一拖二形式，控制上相对比较简单。实际上经S20到S23四个步骤，就完成了一个循环。变频切换工频和工频切换变频的时间是可调的，由FX1S型的PLC外附两只电位器D8030、D8031来调节的。两只电位器的值是直接放入上述两只寄存器的。这样方便了对切换时间的调整。另外，对变频器的启/停控制，是将输出端连接的交流接触器是先接通，然后再给出变频器运转命令；须变频切换工频，变频器需停机时，是先给出变频器停止命令，变频器停掉后，再断开接触器的。其中有05s的时间间隙，较好地避免了对变频器的冲击。

　　程序是用步进指令配合着置位、复位指令来做的。步进控制实际上只有两个指令的。STL，步控制开始。所有的步进控制都结束后，用一个返回指令RET，返回到开始步S0，再往下循环。从一个STL开始，到下一个STL之间，是一个“步”；SET是置位指令，将线圈置1状态——“得电吸合”，RST为复位指令，将线圈复位为0状态——“失电释放”；ZRST是批次复位指令，如将Y0—Y5等五个输出线圈一下子全部复位；M8002是一个特殊继电器，其触点上电时瞬间得电闭合（相当于一个上升沿脉冲），以后即为常开了。用在这里是对程序进行上电时的初始化处理。程序执行到S23步时，又回到S20步，如此循环。

　　因程序本身较简单，编写得又很流畅，配合着接线图与注释，具体流程一看便懂，在此不须多言了。

　　又及：随着技术的进步，变频器的功能日益强大，很多变频器本身已具备一拖三，甚至于一拖六的功能，这类程序很快要成为“文物”了；从配置上来说，用一块自动化仪表承担PID功能，变频器只是“被动地干活”，也是一个好的方案；变频器只固定地拖动一个水泵， 不作变频/工频的投、切，需补水时，可直接从工频投第二台泵，因变频器的调压（调速）及时，运行中，管网压力会更稳定一些。其实恒压供水，是有多种方案的，并不局限于本文中的结构。

每个楼层都有压缩机，将水以压力运送到各户

住宅区的高层用水，由于自来水管网的压力没有那么大的压力，所以在小区范围内一般都建有和自来水网联通的水池用于存放自来水管网运过来的水，这个水池的水位与“补水”一般靠浮球控水阀来自动控制，水池水满后自动关闭进水。在水池到小区各楼各户间用自来水增压系统链接，也就是增压水泵；若高楼顶部有水箱的话，那就是使用“自动补水”的水泵系统；若没水箱那就是使用“调频供水增压系统”，其供水方式为恒压供水。

的出水压前者是楼层低比楼层高的住户出水压力大，而后者则是高低楼层的出水压差别不大。

闭水法试验　闭水法试验应按下列程序进行：

1　试验管段灌满水后浸泡时间不应小于24h；

2　试验水头应按本规范的规定确定；

3　当试验水头达规定水头时开始计时，观测管道的渗水量，直至观测结束时，应不断地向试验管段内补水，保持试验水头恒定。渗水量的观测时间不得小于30min；

4　实测渗水量应按下式计算：

q=W/T·L(B01)

式中　q——实测渗水量（L/(min·m)）；

W——补水量(L)；

T——实测渗水量观测时间(min)；

L——试验管段的长度(m)。