变频设备在供水系统中设计与合理应用
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说明：
摘 要:本文对郑州市自来水总公司在供水系统中应用变频器的经验进行总结讨论，论述了变频调速技术在供水系统应用的现状，就设备选型、运行维护及优化运行谈了自己的看法和建议。
关键词:变频技术； 供水系统； 应用； 优化运行
和其它生产型行业一样，供水行业在制水生产工艺、送水泵房和用户二次加压等环节都存在着需要实时调整生产参数来适应工况变化的问题。其中，应用较多的是通过对电机调速达到实时调控目的。
实现电机调速有电磁滑差调速、串级调速和变频调速等多种技术手段。相比而言，变频调速技术的调速性能比较优越。随着技术的进步和发展，变频调速技术在供水行业中得以逐渐推广和应用。笔者根据近年来我公司在供水系统中应用变频器的情况和经验作一总结和讨论，供各位同行参考和借鉴。
1. 在制水生产工艺中的应用
众所周知，在制水生产工艺环节往往需要对运行参数进行实时调整来适应工况变化。如在药剂投加环节，需要及时调整投矾量来适应原水流量和水质变化。目前多采用流量比例投加控制方式，这种投加方式是根据进水流量变化，来实时调整投加量。控制方式单一，操作方便可靠，是符合生产实际情况的一种控制方式。
我公司在所属柿园水厂加药改造项目中采用了这种控制方式。改造前的加药控制方式是靠人工调节阀门开度来实现，精度不高操作繁琐。改造后以原水流量控制投药量进行流量比例投加，通过控制加药泵的转速来调节投药量。对加药泵转速的控制我们采用小功率变频器。改造项目共采用6台ABB变频器，分别用于控制新老两个工艺系统的混凝剂和助凝剂的流量比例投加。应用中，混凝剂、助凝剂的投加根据原水流量和水质变化及时准确地进行调节。
控制过程简述：原水流量计采集的原水流量信号传输到上位机，根据具体原水水质情况，选择合适的投加指标并由此得到药剂投加量。该投加量作为给定信号控制投药泵的输出流量，给定信号和药剂流量计采集到的实时加药流量信号构成闭环控制，通过PID调节最终利用变频器控制计量泵转速来实现比例投加。目前改造项目已经完成，生产运行表明已达到预期目的。
根据实践经验我们认为：应用于制水生产工艺中的变频器大多属于低压小功率变频器，使用目的在于实时调节电机转速使其满足工艺要求。该类别的变频器大多都有完善的过压、过流、欠压等保护功能。各种接口完备，都有模拟量输入输出接口，部分型号的设备还具有齐全的数字量接口，有的甚至还具有现场总线接口。这些功能方便了现场使用。但我们在实际应用也认识到：虽然技术手册给出的变频器频率输出范围很宽，但在变频器和水泵联合使用时，可实际应用到的输出频率范围大致在50―30Hz之间。调节范围为1:1.6左右。因此，在设备选型时应注意所选执行机构的调节范围能否满足工艺要求的工作范围。否则，要合理增加变频泵的数量或采取其它辅助措施才能满足工艺要求。
1. 在制水生产工艺中的应用
2. 在送水泵房的应用
3. 在小区二次加压系统中的应用
参考文献：
1.吴忠智 吴加林《变频器应用手册》第2版 北京 机械工业出版社 2003年
2.陈伯时 《电力拖动自动控制系统》第2版 北京 机械工业出版社 1992年
3.中国电工技术学会水工业电工专委会《论文集》，2001