摘 要：本文結合城市供水二級泵站運行狀況，設計安裝了變頻調速裝置，對方案進行了分析，論證，提出由一名變頻器帶多臺水泵運行的方案，方案實施后經對比測試，不僅可節(jié)省電能，而且大大提高供水企業(yè)的自動化管理水平。 關鍵詞：變頻調速裝置 城市供水 應用 一、采用變頻調速裝置的必要性 　　安陽市供水管網屬多水源供水管網，送水二級泵房受管網的影響較大，壓力和流量隨用戶用水量變化而變化。根據送水泵房原始資料分析，用水量最大時發(fā)生在每日上午10—11時和下午5—7時兩個時段，供水量最小發(fā)生在4—7時，時變化系數K時=1.2。為了滿足城市居民生活及工業(yè)用水，水廠在管理操作過程中，根據管網壓力和流量的變化，采用人工調節(jié)水泵運行臺數的方法來實現出廠水壓力的基本穩(wěn)定。該控制方法存在主要問題是由于單臺水泵調節(jié)幅度大，壓值時常高于或低于所需要壓力值。這種運行方式，不僅不能很好地保證服務壓力，而且能量浪費嚴重。為解決這一問題，我們曾采過切削水泵葉輪辦法和更換水泵機組的辦法，來達到穩(wěn)定服務壓力值的目的。然而，這些方法，經實踐證明均達不到理想的效果，為此我們結合本單位實際，設計了變頻調速裝置。 　　在城市供水系統(tǒng)中，二級泵站的設計通常是按最大時用水量進行考慮，這樣水泵在正常運行中，除短時的高峰期用水外，其余時間均長期處于你負荷運行狀態(tài)，經常性的能量消耗極大。 　　根據我公司運行狀況分析，泵站的經常運行費用占供水成本50%——70%，一九九五年千噸水耗電已達306，9KWH，全年總耗電量為2831.59萬KWH。因此，如何使二級泵站運行在最佳狀態(tài)，具有重要的經濟意義。 二、安裝變頻調速裝置技術方案及控制原理 　　在對調查收集第一手技術資料分析的基礎上，采用進口日本富士變頻調速裝置和PLC控制器，利用原有設備，經過技術改造，組成一個恒壓變量供水，定值閉環(huán)控制系統(tǒng)。整個水泵機組6臺，電機均為75千瓦，水泵型號為10sh—9。其中3臺水泵采用變頻調速，別外3臺為恒速泵運行方式。3臺恒速泵為常開泵，其余3臺為變頻調速泵。當用水量等于3臺泵總供水量時，由3臺恒速泵供水（通過查閱資料分析，第一水廠供水低谷時，最小流量均大于3臺泵供水量。）;當實際用水量大于3臺泵總供水量時，壓力低于0.3Mpa時，變頻調速機組1號泵自動啟動，這時頻率、電流、流量由零逐步上升，倘若壓力增加到所設定水壓值（0.3 Mpa）時，變頻調速將保持相應的頻率、電流、轉矩、轉速等運行狀態(tài)參數;當用水量繼續(xù)增加，出廠壓力下降，小于設定壓力值時，變頻調速1號水泵相應頻率、流量、電流增加;當用水量繼續(xù)增加到大于4臺泵供水量時，這時如果出廠水壓力小于設定壓力值，1號變頻泵轉入恒頻狀態(tài)，變頻調速裝置自動啟動2號泵，直至到達0.3 Mpa值時，保持相應的頻率、電流等參數;倘若用水量減少，出廠水壓力將增加，此時，2號水泵機組停止運行，2號水泵機組仍處于變頻調速狀態(tài)，隨用水量的增加或減少來穩(wěn)定出廠壓力。 　　在設備運行過程中，由于用水量的變化，隨之產生壓力的變化，其差值通過傳感器，將壓力信號傳給PLC控制調節(jié)器，經過運算、比較、放大，一是將信號傳給變頻器（VVVF）控制輸出頻率，二是通過開關切換控制多臺泵組的起停，從而達到恒壓變量供水。該系統(tǒng)主要由壓力傳感器、PLC控制、開關切換組件（斷電保護、信號設備、開關等）、交流變頻器、電動機執(zhí)行機構、被控現場組成（詳見圖1） 　　該“變量恒壓供水系統(tǒng)”采用了微機控制的正弦波脈寬調制（PWM）技術和大功率晶體管（GTR）技術，是微電子技術和功率電子技術的結晶，特別是采用了PLC控制調節(jié)器控制數臺水泵軟啟動方式，消除了直接起動時電機電流對電網的沖擊和干擾，提高了工作效率和電機水泵的使用壽命。 　　系統(tǒng)軟件由主程序及各子程序組成，主程序是一循環(huán)程序，它是程序組織的主體，控制著變頻運行的全過程，從初始開始，對系統(tǒng)參數初始化進入循環(huán)程序，周而復始的對整個過程運行情況逐一檢測，控制處理。 　　在程序控制中，設定水壓P值、頻率HZ值、清水池上限水位h1值及下限水位H2值。由傳感器傳來水壓PI值和水位HI值后，經參數比較，若P1＜P值，而且經變頻裝置將檢測各種參數正常后，啟動水泵1號機組，即N=0+1，并將其值輸入單元模數。若PI=P時，變頻裝置進行自診斷，并保持相應的頻率HZ、轉速ni、電壓Vi等參數。若頻率Hzi＜Hz所設定的頻率時，再檢查變送器傳來的壓力值是否小于設定壓力值，若小于時，再啟動2號機組，進行調速，直至使壓力達到Pi=P值。然后繼續(xù)檢查頻率是否等于零，若等于零時，減少水泵機組1臺，然后檢查水位Hi是否大于或等于上限水位Hi，若大于或等于上限水位時，報警器報警，報警后重復運行。水位如果小于設定水位值H2（最低水位）。也同樣報警檢測，如上、下位均不越限時，重新自診斷和循環(huán)運行。周而復始進行判斷、檢測、控制運行。 三、變頻調速裝置運行后的特點 　　應用變頻調速裝置后，在操作方式上能夠自動和手動，自動時通過采集到的Pi值由PLC與VVVF相互控制，可達到變量恒壓的效果。 　　該變頻調速裝置具有診斷能力和自保能力，可省去人工開關閘門費工費時的缺點，自動運行靈活調節(jié)十分方便，其特點如下： 　　1、技術性能高，工作安全可靠，保護功能完善，具有故障自動診斷的功能，如欠壓、失速、過熱保護等。 　　2、頻率數字顯示，可直觀地實時顯示輸出變頻調速水泵運行頻率.轉速等.參數。 　　3、具有軟啟動和制動功能，能夠自動平穩(wěn)地加速和減速，減少對電網的沖擊，可省去一般電動機與起動裝置。 　　4、具有多種用途的外部接口端子，可實現遠距離的操作，并可實現壓力流量、速度等閉環(huán)控制和計算控制系統(tǒng)，實現水廠完善的自動化管理。 　　5、一臺變頻器帶多臺水泵，具有調節(jié)方便、性能等特點。 四、經濟效益分析 　　變頻調速水泵投入運行后，其運行方式由一臺變頻器帶多臺水泵運行，方案本身大大減少了資金投入，在實際運行過程中，進行了自動與手動（變頻調速與恒速）對比測試，由測試結果可知，在保持出廠壓力0.3Mpa時，年節(jié)電453585.5KWH。年節(jié)約電費13.6萬元，兩年即可回收全部費用。取得了明顯的經濟效益。