浅谈变频调速器在供水系统中的应用

1、概述

变频调速恒压供水控制装置能够极大地改善给水管网的供水环境，该系统可根据管网瞬间压力变化，自动调节水泵电机的转速和多台水泵电机的投入及退出，使管网主干出口端保持在恒定的设定压力值，整个供水系统始终保持高效节能和运行在最佳状态。河北省节能技术服务中心应用微机控制变频调速恒压供水控制系统，为很多家企事业单位安装了变频恒压供水控制装置。收到了较好的节能效果。

2、水泵变频调速节电原理
　　
异步电动机采用变频器调速的原理是：通过整流桥将工频交流电压变为直流电压，再由逆变桥变换为频率可调的交流，作为交流异步电动机的驱动电源，使电动机获得无级调速所需的电压、电流和频率。
　　
水泵供水系统具有管网特性曲线，即通道管网的流量与所消耗的能量之间的关系曲线，它同时表明水泵的能量用来克服泵系统的水位及压力差，液体在管道中流动的阻力。
　　
水泵运行工作点位置与水泵负载有关，在水泵负载经常变化的情况下，水泵不能总处在高效区域里工作。为使水泵适应外界负载变化的要求。我们可采用变速调节，即在管网特性曲线基本不变时，采用改变水泵转速来改变泵的Q—H特性曲线。从而改变它的工作点，达到即改变流量又能保证水泵恒定和输入功率减少的目的。

3、白楼宾馆供水泵组工作的现状与问题
　　
石家庄市白楼宾馆水泵房现有供水水泵三台，型号为65DL-4，额定扬程64m，流量30m3/h，转速1450r/min，电机功率11kW，沈阳马二家水泵厂生产。由于宾馆用水水量极不稳定，早、晚用水高峰常常是平时用量的二倍，而后半夜用水水量仅为平时用量的三分之一，而且用水流量变化快，稳压时间短。目前，采期电接点压力表控制各泵的启停，但当用水负荷变化较大的，水泵电机启停频繁，造成电动机及控制开关故障频繁，而且供水压力不稳定。根据以上情况，我们给三台水泵采用一套变频调速恒压供水控制装置。在保证供水管网压力恒定的情况下，根据水流量的大小实现三台水泵的循环软启动，圆满地解决了白楼宾馆供水系统不稳定的大问题。

4、变频恒压供水系统的设计
　　
针对白楼宾馆供水泵组存在的问题和用水负荷的实际情况，我们设计采用11kW富士变频器，压力传感器，微电脑控制器（包括PID调节）等组成闭环调节垣压控制系统，使水泵恒压供水，其供水压力可调。
　　
压力传感器时刻检测管网压力，并反馈至控制器，控制器根据反馈压力与给定压力的差值，控制变频器的输出频率，实现电机的速度调节，改变水泵流量，保证供水管网压力始终稳定在给定值附近，实现了变频调速恒压供水系统的闭环调节。3台泵在控制器控制下，均由变频器实现软起动。

5、变频调速后的节能效果及分析
　　
5.1、直接经济效益
　　
目前的控制方式下，三台泵平均输入功率20kW，供水压力3.7～5.8kg/cm2，年耗电175200kWh，按0.5元/kWh计算，每年电费9.6万元。采用变频恒压供水控制装置后，三台泵平均输入功率16kW，供水压力4.5kg/cm2，年耗电140160kWh，电费7.7万元，年节约电费开支1.9万元。该项目改造投资3.2万元。
　　
由此可知，采用变频恒压供水控制装置后，每年节约电能35040kWh，节电率20％，投资回收期1.7年。
　　
5.2、间接经济效益
　　
5.2.1、按用水实际需要定压供水，可以自动保证宾馆的正常用水需要，即不会发生因瞬间用水量增加而引起的供水不足，也不会因瞬间用水量减少，管网出现超压引起设备损坏，并且克服了原有控制方式下水压在3.7～5.8kg之间的较大波动。
　　
5.2.2　电机循环软启动，避免了在频繁启动时，较大的启动电流对供电系统、配电设备和电机的冲击，延长了电气设备、水泵及管网的使用寿命，减少了检修维护费用及工作量，提高了供水安全。
　　
5.2.3、实现闭环自动控制后，提高了供水质量，减轻了劳动强度，可实现无人值班，节约管理费用。

6、结论

我国风机、水泵的用电量约占发电量的31%，目前大多数风机、水泵仍采用节流调节，节能潜力巨大，因此采用变频调速装置改造风机、水泵运行方式，是目前企业节约电能，提高经济效益的重要措施之一。

调速器