【正文】 化不大時(shí)，轉(zhuǎn)速基本上與電源頻率成正比。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易，價(jià)格便宜。電動(dòng)機(jī)能空載或輕 載啟動(dòng)，降低啟動(dòng)電流，節(jié)約電能。(1)變速傳動(dòng)裝置定速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的水泵可以通過(guò)傳動(dòng)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)變速調(diào)節(jié)。對(duì)于大型的泵，可以采用液壓傳動(dòng)調(diào)節(jié).動(dòng)葉調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)是:在調(diào)節(jié)過(guò)程中其效率變化很小，能在較大范圍保持高效率。這種調(diào)節(jié)方式雖然簡(jiǎn)便易行，但往往造成很大的能量損失。 (2)如果電動(dòng)機(jī)功率選得過(guò)大，就會(huì)出現(xiàn)‘吠馬拉小車(chē)”現(xiàn)象，其輸出機(jī)械功 率不能得到充分利用，功率因數(shù)和效率都不高，不但對(duì)用戶和電網(wǎng)不利，而且還會(huì)造成電能浪費(fèi)。同時(shí)維護(hù)操作也越來(lái)越簡(jiǎn)二 .頻恒壓供水的理論分析供水所用水泵主要是離心泵，:葉輪安裝在泵殼2內(nèi)，并緊固在泵軸3上，泵軸由電機(jī)直接帶動(dòng)，泵殼中央有一液體吸入口4與吸入管5連接，液體經(jīng)底閥6和吸入管進(jìn)入泵內(nèi)，泵殼上的液體排出口8與排出管9連接。 變頻恒壓供水系統(tǒng)在供水行業(yè)中的應(yīng)用，按所使用的范圍大致分為三類(lèi):(1)小區(qū)供水(加壓泵站)變頻恒壓供水系統(tǒng)這類(lèi)變頻供水系統(tǒng)主要用于包括工廠、小區(qū)供水、高層建筑供水、鄉(xiāng)村加壓站，特點(diǎn)是變頻控制的電機(jī)功率小，一般在135kw以下，控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單。這類(lèi)變頻 器電機(jī)功率在135kV沐320kw之間，電網(wǎng)電壓通常為ZooV或380V。這種方式運(yùn)行安全可靠，變壓方式更靈活。傳統(tǒng)調(diào)節(jié)供水壓力的方式，多采用頻繁啟/停電機(jī)控制和水塔二次供水調(diào)節(jié)的方式，前者產(chǎn)生大量能耗的，而且對(duì)電網(wǎng)中其他負(fù)荷造成影響，設(shè)備不斷啟停會(huì)影響設(shè)備壽命。因此，如何解決供水與能耗之間的不平衡，尋求提高供水效率的整體解決方案，是各供水解水企業(yè)關(guān)心的焦點(diǎn)問(wèn)題之一。 我國(guó)供水機(jī)泵的特點(diǎn)是數(shù)量大、范圍廣、類(lèi)型多，在工程規(guī)模上也有一定水平， 但在技術(shù)水平、工程標(biāo)準(zhǔn)以及經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)等方面與國(guó)外先進(jìn)水平相比，還有一定的差距。 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們對(duì)供水質(zhì)量和供水系統(tǒng)的可靠性要求不斷提高。 變頻調(diào)速技術(shù)以其顯著的節(jié)能效果和穩(wěn)定可靠的控制方式，在風(fēng)機(jī)、水泵、空氣壓縮機(jī)、制冷壓縮機(jī)等高能耗設(shè)備上廣泛應(yīng)用。后者則需要大量的占地與投資。此方式的缺點(diǎn)必是電機(jī)數(shù)量和變頻的數(shù)量一樣多，因而投資成本高。受中小水廠規(guī)模和經(jīng)濟(jì)條件限制，目前主要采用國(guó)產(chǎn)通用的變頻恒壓供水變頻器。(2)國(guó)內(nèi)中小型供水廠變頻恒壓供水系統(tǒng)這類(lèi)變頻供水系統(tǒng)主要用于中小供水廠或大中城市的輔助供水廠。在泵啟動(dòng)前，泵殼內(nèi)灌滿被輸送的液體:啟動(dòng)后，葉輪由軸帶動(dòng)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片間的液體也必須隨著轉(zhuǎn)動(dòng)。要正確選擇電動(dòng)機(jī)的功率，必須經(jīng)過(guò)以下計(jì)算或比較:對(duì)于恒定負(fù)載連續(xù)工作方式，如果知道負(fù)載的功率(即生產(chǎn)機(jī)械軸上的功率)P堆叨，(kW)式中，爪為生產(chǎn)機(jī)械的效率。大量的統(tǒng)計(jì)調(diào)查表明，一些在運(yùn)行中需要進(jìn)行調(diào)節(jié)的水泵，其能量浪費(fèi)的主要原因，往往是由于采用不合適的調(diào)節(jié)方式。缺點(diǎn)是:動(dòng)葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，控制自動(dòng)化程度低。變速傳動(dòng)裝置按其工作特性可分為兩類(lèi)。液力禍合器是無(wú)級(jí)調(diào)速，故便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，適用于各伺服系統(tǒng)控制:與閥門(mén)節(jié)流調(diào)節(jié)相比較，節(jié)能效果顯著。 電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)是:存在轉(zhuǎn)差損失，尤其是對(duì)凡較低的電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性較低。因此。閉環(huán)恒壓供水系統(tǒng)正越來(lái)越多地取代高位水箱、水塔等設(shè)施及閥門(mén)調(diào)節(jié)。恰到好處地滿足了用戶所需的用水流量，這就是恒壓供水所要達(dá)到的目的。由于電動(dòng)機(jī) 在低頻運(yùn)行時(shí)，變頻器具有能夠根據(jù)負(fù)載輕重調(diào)整輸入電壓的功能，從而提高了電動(dòng)機(jī)的工作效率。水錘效應(yīng)具有極大的破壞性:壓強(qiáng)過(guò)高，將引起管道的破裂，反之，壓強(qiáng)過(guò)低又會(huì)導(dǎo)致管道的癟塌。在停機(jī)過(guò)程中，同樣可以通過(guò)對(duì)降速時(shí)間的預(yù)置來(lái)延長(zhǎng)停機(jī)過(guò)程，使動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩大為減小，從而徹底消除了水錘效應(yīng)。三 變頻恒壓供水系統(tǒng)的構(gòu)成及控制原理 從變頻恒壓供水的原理分析可知，該系統(tǒng)主要有壓力傳感器、壓力變送器、變頻器、恒壓控制單元、用恒壓控制單元使變頻器控制一臺(tái)水泵或循環(huán)控制多臺(tái)水泵，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的恒定和水泵電機(jī)的軟啟動(dòng)以及變頻水泵與工頻水泵的切換，同時(shí)還要能對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。具有良好的通信接口，可以方便地與其他的系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。此信號(hào)是模擬信號(hào)，讀入PLC時(shí)，需進(jìn)行 冉刃 轉(zhuǎn)換。 供水控制系統(tǒng)一般安裝在供水控制柜中，包括供水控制器(P比 系統(tǒng))、變頻器和電控設(shè)備三個(gè)部分: (1)供水控制器:它是整個(gè)變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的核心。 通訊接口是本系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，通過(guò)該接口，系統(tǒng)可以和組態(tài)軟件以及其他的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。(2)單臺(tái)變頻器控制多臺(tái)水泵 利用單臺(tái)變頻器控制多臺(tái)水泵的控制方案適用于大多數(shù)供水系統(tǒng)，是目前應(yīng)用中比較先進(jìn)的一種方案。(3)單臺(tái)變頻器控制單臺(tái)水泵以及其他水泵 單臺(tái)變頻器控制單臺(tái)水泵以及其他水泵啟停的控制方案與控制方案2有許多相同之處，只是方案2中，變頻器可在水泵電機(jī)間輪換工作，而控制方案3則不同，變頻器只控制某1臺(tái)泵，不能去控制其它泵，其它泵工作在普通電源的控制，另外1臺(tái)由普通交流電源供電的恒壓供水系統(tǒng)來(lái)加以說(shuō)明。為了應(yīng)付這種事情的發(fā)生，在選用水泵時(shí)就應(yīng)考慮到用水系統(tǒng)管網(wǎng)的承受壓力，選用流量揚(yáng)程曲線平緩型的水泵，使管網(wǎng)能夠承受水泵全速運(yùn)行時(shí)的全揚(yáng)程水壓.當(dāng)由多臺(tái)水泵組成恒壓供水系統(tǒng)時(shí)，對(duì)于控制系統(tǒng)也有一定的要求，應(yīng)選用功能強(qiáng)大的控制器如Pm調(diào)節(jié)器及用可編程序控制器進(jìn)行控制。那么何時(shí)進(jìn)行切換，才能使系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的供水壓力，同時(shí)使機(jī)組不過(guò)于頻繁的切換? 盡管通用變頻器的頻率都可以在60Hz甚于上百Hz范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，但當(dāng)它用在供水系統(tǒng)中，其頻率調(diào)節(jié)的范圍是有限的，不可能無(wú)限地增大和減小。首先把上面的判別條件簡(jiǎn)寫(xiě)如下: 對(duì)于第一個(gè)判別條件，可能出現(xiàn)這種情況:輸出頻率達(dá)到上限頻率時(shí)，實(shí)際供水壓力在設(shè)定壓力上下波動(dòng)。 對(duì)于第二個(gè)判別條件，通過(guò)相同的討論方法也能夠得到類(lèi)似的結(jié)論。 這兩種情況都可能使機(jī)組切換的判別條件在一個(gè)比較短的時(shí)間內(nèi)滿足，造成判斷上的失誤，引起機(jī)組切換的誤操作。四 .變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 樂(lè)山市第一水廠為樂(lè)山城市北部的一個(gè)供水廠，設(shè)計(jì)供水能力3萬(wàn)立方淞日，是典型的中小供水廠，第一水廠曾是樂(lè)山老城區(qū)的供水主力水廠，隨著城市的發(fā)展，第一水廠的供水地位有所下降，目前主要承擔(dān)輔助性供水任務(wù)，日供水量在1一2萬(wàn)立方米，~、1000 立方湘小時(shí)，夜間1一2時(shí)會(huì)停機(jī)，重新啟動(dòng)后有2一3小時(shí)的小流量補(bǔ)水運(yùn)行，這時(shí)的流量在100一400立方湘小時(shí)。 3)在供水量超過(guò)900立方米時(shí)，根據(jù)操作人員不同，采用兩種方式，一種是一臺(tái)Y315LI一4/160kw電機(jī)帶動(dòng)300558水泵加上采用一臺(tái)Y280s一胡skw電機(jī)帶動(dòng)250539水泵供水，另一種兩臺(tái)y315LI一/160kw 電機(jī)帶動(dòng)300555水泵供水，在小時(shí)流量在 1100立方米以下時(shí)，操作人員采取了掩閥的運(yùn)行方式。 供水行業(yè)作為特殊行業(yè)，在采用新技術(shù)的同時(shí)，對(duì)技術(shù)穩(wěn)定性、可靠性也有較高要求，變頻恒壓供水技術(shù)雖然出現(xiàn)時(shí)間不長(zhǎng)，但20世紀(jì)90年代，變頻器大規(guī)模進(jìn)人中國(guó)后，發(fā)展迅速，產(chǎn)品主要為:來(lái)自日本的廠家如三菱、富士、東芝、安川、日立和松下等，歐洲的西門(mén)子、ABB、施耐德等。將使目前空間較小的第一水廠送水泵房空間更為狹小。變頻器的容量有三種表示方法:①額定電流。②過(guò)載能力這個(gè)指標(biāo)，對(duì)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，只有在啟動(dòng) (加速)過(guò)程中才有意義，在運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)際上等同于不允許過(guò)載. 下面討論如何根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載電流的情況來(lái)選擇變頻器帶一臺(tái)電機(jī)時(shí)的容量選擇。經(jīng)過(guò)計(jì)算，最終第一水廠變頻器的選型需要參考以下要求: (1)頻率要求:由第一水廠電機(jī)采用50Hz，380v 電網(wǎng)，因此對(duì)變頻器采用380V電源，變頻范圍卜50Hz:(2)擴(kuò)展要求:要求能按設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一拖二運(yùn)行，并能擴(kuò)展為一拖多運(yùn)行。要注意的是，因?yàn)槭且煌隙绞?，所以必須確保開(kāi)關(guān) IKM與IK入住電氣聯(lián)鎖，ZKMI與ZKN12電氣聯(lián)鎖。此外，為了適應(yīng)供水情況的突發(fā)變化等，在必要時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)頻率控制功能。如果兩臺(tái)電機(jī)都在工頻下運(yùn)行，還不能滿足壓力要求，逐漸降低本臺(tái)水泵電機(jī)頻率，如果頻率降低到SHz仍不足以使壓力滿足要求，則關(guān)閉1泵電機(jī)，使2機(jī)泵切在變頻下運(yùn)行。 本章首先分析了第一水廠的電機(jī)和水泵組成、電機(jī)和水泵在實(shí)際工作中的運(yùn)行情況。從經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行了通過(guò)采用不同的流量控制方式淺閥和變頻調(diào)速)的對(duì)比，體現(xiàn)了變頻調(diào)速恒壓供水具有的經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢(shì)，在技術(shù)上，通過(guò)目前變頻技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的分析及恒壓變頻供水的應(yīng)用，說(shuō)明了恒壓變頻供水的技術(shù)可行性。在判斷電機(jī)增減條件時(shí)，按式進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。 在設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意的是由于供水系統(tǒng)是一個(gè)慣性較大無(wú)法突變的系統(tǒng)，不需要過(guò)高的響應(yīng)速度，因而在設(shè)計(jì)思想上應(yīng)以查詢方式為主，中斷方式為輔. 在系統(tǒng)開(kāi)始工作的時(shí)候，先要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，即在開(kāi)始啟動(dòng)的時(shí)候，先對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)部分的當(dāng)前工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，如出錯(cuò)則報(bào)警，接著對(duì)模擬量(管網(wǎng)壓力、液位等)數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)表進(jìn)行初始化處理，賦予一定的初值。開(kāi)關(guān)柜KM上設(shè)過(guò)流保護(hù)，開(kāi)關(guān)柜盤(pán)面上設(shè)電流表、有功電能表、開(kāi)、停指按鈕等，還應(yīng)設(shè)一個(gè)多段LED顯示器，以顯示從變頻器PLC 控制器內(nèi)取得變頻器運(yùn)行參數(shù)，并能方便操作人員進(jìn)行常用變頻器參數(shù)設(shè)定。 (4)保護(hù)功能要求:要求具有過(guò)電流、短路、過(guò)壓、欠壓、過(guò)載、過(guò)熱、電流保護(hù)、主器件自保護(hù)功能。②電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)要求。③ 額定視在功率。 第一水廠日常主供機(jī)組有三臺(tái)，備用電機(jī)有一臺(tái)，可以采用的變頻方式有一拖二 (即一臺(tái)變頻器帶二臺(tái)電機(jī))、一拖三、一拖四三種。在低壓(4。.35 ，過(guò)高的供水壓力會(huì)造成對(duì)供水管網(wǎng)的損壞。具體機(jī)泵型號(hào)如表1所示。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，在判別條件中加入延時(shí)的判斷就顯得尤為必要了。相應(yīng)的判別條件是通過(guò)對(duì)上面兩個(gè)判別條件的修改得到的，其實(shí)質(zhì)就是增加了回滯環(huán)的應(yīng)用和判別條件的延時(shí)成立。并且使新投入運(yùn)行的機(jī)組幾乎在變頻器輸出頻率的下限運(yùn)行， 對(duì)供水作用很小。當(dāng)變頻器的輸出頻率已經(jīng)到達(dá) 50比 時(shí)，即使實(shí)際供水壓力仍然低于設(shè)定壓力，也不能夠再增加變頻器的輸出頻率了。這個(gè)控制過(guò)程是一個(gè)閉環(huán)過(guò)程，它的反饋信號(hào)是由壓力傳感器 產(chǎn)生的供水壓力，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是變頻器，通過(guò)控制系統(tǒng)將控制結(jié)果傳輸?shù)阶冾l器中，改造變頻器的輸出頻率，從而使供水壓力發(fā)生改變，完成整個(gè)控制過(guò)程。當(dāng)系統(tǒng)用水量較小時(shí)，可以只用變頻器供電的變速泵，當(dāng)變頻器供電的頻率達(dá)到最大時(shí)，表明1臺(tái)水泵己不能滿足系統(tǒng)用水要求，此時(shí)需要啟動(dòng)1臺(tái)定速泵，由1臺(tái)變速泵與1臺(tái)定速泵同時(shí)工作。 控制系統(tǒng)的