0 导言
水泵是供水体系常用的设备，水泵一般是以流量为操控目标的。传统的流量操控办法是阀门/挡板操控法，即经过关小和开大阀门/挡板的开度来调理水流量。阀门操控法的本质是经过改动管网阻力巨细来改动流量。因而，这种操控方法当所需流量削减时，压力反而会添加，故轴功率的下降有限，此刻，过剩的水泵功率将导致压力添加而白白浪费掉了。使用变频调速设备，可在阀门/挡板全开的情况下，经过改动水泵的转速来调理流量，其本质是经过削减流体动力来节电。
跟着变频调速技能的老练、遍及及使用，选用变频调速完成恒压供水其节能作用是显着的。变频恒压供水体系是选用可编程操控器、PID外表和变频器而研制成的新一代供水体系，经过压力变送器和PLC构成闭环操控体系。按恒压、节能节水的优化作业准则，跟着用水量的改变，PID外表不断地进行压力采样，PLC 进行逻辑运算主动操控机组中泵的转速和切换，然后完成全主动恒压变频供水。
1 变频恒压供水原理
变频恒压供水操控体系经过检测管网压力改变，或许按设定要求随时刻改变而主动调整压力给定值，经过压力变送器，将管网压力反应给PID外表，求出压力误差，然后进行逻辑判别和人工神经元操控算法数字调理运算。意图是操控变频器的输出频率和输出电压，然后调理水泵的转速，操控变频泵和多台工频泵的启停而到达恒压供水的意图。变频器的频率超限信号(一般可作为管网压力极限信号)可实时告诉PLC 进行变频泵逻辑切换。为避免水锤现象的发生，泵的启停将联动其出口阀门。
典型的主动恒压供水体系的结构框图如图1所示。体系具有操控水泵出口总管压力安稳、变流量供水功用，体系经过设备在出水总管上的压力传感器、流量传感器，实时将压力、流量非电量信号转换为电信号，输入至可编程操控器(PLC)的输入模块，信号经CPU运算处理后与设定的信号进行比较运算，得出最佳的作业工况参数，由体系的输出模块输出逻辑操控指令和变频器的频率设定值，操控泵站投运水泵的台数及变频泵的作业工况，并完成对每台水泵依据CPU 指令施行软发动、软切换及变频作业。
体系可依据用户用水量的改变，主动确认泵组的水泵的循环作业，以进步体系的安稳性及供水的质量。
变频恒压供水体系各单元的功用如下：
1)变频器的作用是为电机供给可变频率的电源调理水泵转速以调理流量，并坚持恒压供水，一起完成电机的无级调速;
2)设备于供水管道上的压力变送器(传感器)的使命是检测管网水压，将管网压力转换成1~5 V的电信号;
3)压力设定单元的使命是为体系供给满意用户需求的水压期望值;
4)可编程操控器(PLC)的使命是归纳压力设定信号和压力反应信号后，经其内部PID操控程序的核算，输出给变频器一个转速操控信号或逻辑切换信号。
此外，上述体系还装备了外围辅佐电路，以保证主动操控体系呈现毛病时可经过人工调理方法坚持体系作业，保证连续生产。
2 变频调速设备在莱钢供水体系中的使用
莱钢在供水体系中使用变频调速设备的规划准则是保证恒压供水，满意用户需求，并尽量节能。
当用水量不是很大时，一台泵在变频器的操控下安稳作业;当用水量大到变频器全速作业也不能保证管网的压力和安稳时，PLC 主动将原作业在变频状态下的水泵投入到工频作业，一起将一台备用的水泵用变频器起动后投入作业，以加大管网的供水量保证压力安稳。
当用水量削减到变频器已作业在频率设定的下限，且管网压力仍超越上限值时，PLC 首先将工频作业的泵停掉，以削减供水量。假如管网压力仍超越上限值则PLC再停掉一台工频作业的电机，直到最终一台泵用变频器恒压供水。别的，操控体系规划2台泵为一组，每台泵的电机累计作业时刻可显现，24 h轮换一次，既保证供水体系有备用泵，又保证体系的泵有相同的作业时刻，保证了泵的牢靠使用寿命。
3 工程实例
莱钢自来水厂具有一座10 000 m3的清水池，共有4台水泵，其电机容量均为180 kW，担任整个莱钢日子区的日子用水的供给。依据多年来的作业经历，咱们规划为1#、2#水泵选用一台变频器调速操控，3#、4#水泵选用软发动。
正常情况下，使用工频—变频母线，变频起、停1#、2#主泵，1#、2# 水泵发动后渐渐升速，依据收集到的总出水口压力信号，由PLC软件设定完成调理功用，一起输出一个采样压力信号，该采样信号与预设定信号比较，采样信号小于预设定压力信号，PLC 将发动变频器使水泵升速作业，一起，随时将不断改变的采样信号与设定压力信号比较，操控变频器在某一范围内作业。当外部水量较大，而变频水泵全速作业仍不能满意要求时，则全速作业1#、2# 主泵，由PLC 宣布开机指令，经过软发动工频作业3#、4#水泵，然后PLC依据3#、4#水泵发动后外部用水压力的改变情况主动调理两台变频水泵的输出，到达管网压力的设定值，使供水压力坚持安稳。
钥庄加压泵房低压体系共操控3台水泵，3台水泵的电机装备方法为2×132 kW+1×55 kW，选用电抗器降压发动，操控设备老化、技能落后。依据多年来的作业经历，一般情况下，2台1×132 kW+1×55kW水泵电机的作业方法容量偏小，而2台2×132 kW的水泵电机的作业方法容量偏大。
依据该泵房实践的工艺情况及低压体系现在存在的问题，咱们将变频器和软发动器结合在钥庄泵房进行了使用，即用1台变频器操控1台132 kW的水泵电机，另1台132 kW和55 kW的水泵电机选用软发动器操控。变频器选用PID调理，完成了恒压闭环操控体系。一起要求变频器具有手动/主动切换功用，既能够手动调理电动机的转速并结合高压体系中心信号屏的改造，将压力指示、频率指示及电源作业指示信号均引至中心信号屏，并能在信号屏上手动调理电动机的转速。技能改造后调理阀门全开既完成了恒压供水，又节省了电能。
4 体系经济效益剖析及体系长处
4.1 经济效益剖析
变频泵的功率P1、供水量q1与泵转速n1三者的联系如下
4.2 体系长处
1)因为选用了变频调速，水泵的转速是由外供水量决议的，故体系在作业过程中节省的电能可观，其经济效益是十分显着的。因为其节电作用显着，所以体系具有出资收回快，且长时间获益，其发生的社会效益也是十分巨大的。
2)因为选用了变频调速，水泵电动机完成了软发动，避免了电动机发动时的电流冲击对电网电压形成动摇的影响，下降了对供电电网容量的要求，一起也避免了电动机忽然加快对泵体系的冲击。
3)因为选用了变频调速，当管网流量小于额外流量时，泵转速将主动下降，然后削减了轴承的磨损和发热，延伸了泵和电动机的机械使用寿命。
4)因完成恒压主动操控，不需求操作人员频频操作，下降了操作员的劳动强度，也节省了人力。
5 结语
选用PLC、PID外表和变频器的变频恒压供水体系，能依据管网压力改变，主动操控多台水泵工频、变频切换以及变频泵的转速，然后完成恒压供水。工程实践标明，这一体系具有降耗节电、延伸水泵电机使用寿命、下降工人劳动强度等长处，值得推行。
