摘要：隨著社會的進步，作為國民經(jīng)濟基礎產(chǎn)業(yè)，供水產(chǎn)業(yè)得到越來越多的重視，而變頻器是供水系統(tǒng)中最基礎的也是最重要的環(huán)節(jié)。本文主要探討了變頻器在水廠恒壓供水方面的應用，并深入地研究了變頻器在恒壓供水方面的基本原理。
　　關鍵字：變頻器技術，水廠，恒壓，供水，應用，分析
　　目前，居民生活用水和工業(yè)用水增長幅度日益加大，傳統(tǒng)的供水方式已經(jīng)不能滿足要求．現(xiàn)今，變頻恒壓供水是通過改變水泵電機的供電頻率，凋節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，控制實際供水壓力與設定壓力一致，保證在用水量變化時供水量也隨之變化，實現(xiàn)供水量與用水量的匹配，降低能源消耗和資源浪費。
　　一、變頻調(diào)速系統(tǒng)基本原理
　　傳統(tǒng)的系統(tǒng)通過交流變頻器為電機提供頻率可變的電源，實現(xiàn)電機的無級調(diào)速從而使管網(wǎng)水壓連續(xù)變化。壓力傳感器的任務是檢測管網(wǎng)水壓，用戶可以通過PLC實現(xiàn)需要的壓力設定值。壓力設定信號和壓力反饋信號在輸入可編程控制器后，經(jīng)可編程控制器內(nèi)部PID控制程序的計算．輸出給變頻器一個轉(zhuǎn)速控制信號。一般的恒壓供水設備控制1--3臺水泵1--2臺工作，1臺備用。在這些水泵中．一般只安裝一臺變頻設備。當供水設備開始工作時先起動變頻器驅(qū)動的泵．管網(wǎng)水壓達到設定值時，變頻器的輸出頻率就穩(wěn)定在某一數(shù)值上；反之，當用水量減少．變頻器的輸出頻率達到最小值時，則發(fā)出減少一臺工頻電機的命令。由于變頻器的轉(zhuǎn)速控制信號是由可編程控制器給出的所以對可編程控制器來講．既要有模擬量輸入接口，又要有模擬量輸出接口。由于帶模擬量輸入／輸出接口的可編程控制器價格很高，這就增加了供水設備的成本。如果采用一個帶有多泵控制功能的變頻器并具有PID調(diào)節(jié)功能，則可以大幅降低設備投資成本．同時還可以簡化繼電控制回路。
　　二、變頻器在水廠加壓站的應用
　　（一）控制原理
　　控制原理如圖1所示，變頻器、壓力變送器及給定構成了個穩(wěn)定的閉環(huán)系統(tǒng)。通過給定電位器由用戶確定供水管壓力，系統(tǒng)根據(jù)給定壓力與反饋壓力的偏差進行PID運算和DTC控制運算，變頻器輸出不同電壓及頻率的電源驅(qū)動水泵電機，通過改變水泵的流量來達到保證供水管壓力恒定的目的。
　　
　　圖1系統(tǒng)原理圖
　　（二）系統(tǒng)接線原理
　　圖2為整個變頻控制柜接線原理圖。控制柜安裝在加壓泵房的電氣室內(nèi)，壓力變選器安裝在出口管的肓板側(cè)。
　　
　　圖2變頻控制柜接線原理圖
　　（三）變頻供水系統(tǒng)運行狀態(tài)
　　變頻供水系統(tǒng)運行狀態(tài)整個系統(tǒng)投入運行以后，達到了系統(tǒng)自動控制、節(jié)能運行的目的，但也出現(xiàn)了幾個方面的問題。
　　1.安全生產(chǎn)
　　系統(tǒng)能穩(wěn)定地控制供水總管的壓力。虎丘加壓站的現(xiàn)供水能力滿足當前實際用水量要求，變頻器通過調(diào)節(jié)水泵電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)用戶側(cè)需要多少水，水泵就提供多少水，達到供給的動態(tài)平衡，既保證了管網(wǎng)的安全，又減少了操作人員的勞動強度和換泵的繁瑣程序。
　　系統(tǒng)具有完善的保護功能，如接地、過載、過壓、缺相等保護功能，能保證系統(tǒng)安傘可靠運行。
　　2.節(jié)能運行
　　根據(jù)水泵的流量特性，水泵電機的轉(zhuǎn)速(N)、水泵電機功率(P)，水泵的流量(Q)、水泵的揚程(H)有如下關系：Q1／Q2=N1/N2，H1/H2=(N1/N2)2,P1/P2=(N1/N2)3由此可知：電機功率與水泵轉(zhuǎn)速成正比，如水泵轉(zhuǎn)速下降10％，則電機的功率可下降27％。
　　加壓站用戶側(cè)的水量是不斷變化的，當需水量處于波谷期時，變頻器通過降低水泵電機轉(zhuǎn)速帶來的節(jié)能益是很可觀的。ABB變頻器具有的軟啟動及平滑停車功能，限制并降低了電機的啟動和停車電流，使電機平滑啟動和停車，減少了大電流對電機繞組的沖擊，減少了電機突然啟動和停止對水泵的沖擊，對電機和水泵起了保護作用，延長了電機和水泵的使用壽命，同時減少對管道、閥門的沖擊和磨損，延長了管道和閥門的使用壽命，減少了設備的維護量。
　　（四）系統(tǒng)出現(xiàn)的問題及解決方案
　　1.電流相間不平衡分析
　　電機電流相間不平衡主要出現(xiàn)在系統(tǒng)啟動的過程中，經(jīng)觀察，相間電流相差在幾十到一百安培之間，而這時的變頻器工作正常。如果變頻器長期在這樣的高溫環(huán)境下工作，將嚴重影響逆變器的工作性能而產(chǎn)生電壓波形的畸變，最終使電機相間電流出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象。而變頻器溫升的主要原因是冷卻通風效果不好：是環(huán)境溫度過高；二是電氣柜的設計不合理，使冷卻出風口的熱風又返回冷卻進風口，造成冷卻風道的溫度越來越高。解決的辦法：提供空調(diào)環(huán)境，對電氣柜的布局進行改造，使變頻器冷卻進風口和冷風出風口隔離，加強其冷卻效果，只要變頻器的溫度降下來，電機電流相間不平衡的現(xiàn)象就會消除。
　　2.直流母線電壓脈動分析
　　通常，中間電路直流母線電壓脈動的出現(xiàn)原因可能是主電源缺相，一個熔斷器燒斷或是整流橋內(nèi)部發(fā)生故障。解決辦法：在變頻器的電源進線側(cè)加裝一臺進線電抗器來凈化變頻器的進線電源。這是一種簡單經(jīng)濟的解決辦法，但不能徹底解決問題，一旦高次諧波嚴重，進線電源波形失真，將使直流母線電壓脈動達到直流電壓的20％，變頻器仍會保護性停機。
　　三、結束語
　　總之，變頻器在供水系統(tǒng)中應用廣泛，只有熟悉詳細的供水過程和掌握變頻器的技術原理。才能更好的保證供水質(zhì)量和經(jīng)濟利益。