变频器供水行业应用效果论文

摘要：文章以实际工作经验为基础，首先阐述了水厂变频恒压供水技术的基本原理及其操作方式，探讨了变频恒压供水技术在水厂供水管网的应用，并提出了系统运行过程中的水泵检修及故障处理措施，希望能够给予同行业人员有意义的借鉴。下面是小编为大家整理的《变频器供水行业应用效果论文(精选3篇)》，希望对大家有所帮助。

变频器供水行业应用效果论文 篇1：

变频器在供水行业应用的重要性

摘要:综合本公司实际生产情况和本人多年工作经验知,生产中使用变频器具有绝对重要性,希望业内人士广泛使用之。

关键词:变频器 供水行业 应用

0 引言

一般城市管网的水压无法完全满足所有用水居民的用水需求,绝大部分用户须通过提升水压才能满足用水要求。以前大多采用传统的水塔,高位水箱等等增压设备,它们都必须由水泵以高出实际用水高度的压力提升水量,其结果大大增加了能量损耗。

1 新、旧泵的测试

例如,我公司对6sh-6 55kw成套机电设备做如下测试:

75KW三垦变频器直拖旧泵测试数据表:

75KW三垦变频器直拖新泵测试数据表

由上述测试结果可得老式供水方式被全新变频供水方式取代具有多项优点:

1.1 变频供水能灵活控制供水压力。

1.2 采用变频供水节电效果明显。

1.3 当异步电机在全压启动时从静止状态加速到额定转速所需时间小于0.5秒,这意味着在不足0.5秒的时间里,水的流量从零猛增到额定流量,在极短时间内流量的巨大变化将引起对管道的压强过高或过低的冲击,压力过高会爆管而过低导致管子的瘪塌。直接停机同样会引起压力冲击。从上表测试结果可见使用变频器调速后,可通过对加减速时间的合理预置来延长启动和停止过程,合理控制供水压力减少管道冲击,最大限度保护管网,管件,同时也提高电机水泵的使用寿命。从上述测试还可以看出泵老化时严重影响出水量供水压力,维护维修不及时泵效率会大幅降低。

2 变频器的节能效果

变频器节能效果实际工作中更可观。例如,我公司有一水厂,水厂原供水方案为280KW机电系统一工一变两套系统向市区管网以0.18Mpa压力供水,工频供水系统为控制供水压力要采用勒阀门的方法。去年经技术改造改为两套供水系统均用变频器供水,严禁勒阀门通过变频器调频来控制供水压力。改变供水方法后该水厂当月电费较前月少近五万元,当年公司电费较上年减少近六十万元,可见使用变频器供水节能效果很明显,长期使用变频器经济效益可观。

变频调速恒压供水系统,经历了逐步完善的过程。综合早期的单泵恒压供水系统与近几年来被行业内人士普遍使用的多泵恒压调速供水系统诸多供水方式来看,我认为最优的恒压供水系统应为单泵直拖恒压供水系统。

3 各种供水方式比较

例如,我单位现使用以下几种供水方式(以富士变频器为例):

3.1 变频器直拖电机变压(变流量)供水: 优点:接线简单,使用电器件少,完全启用变频器自身功能运行稳定,节电效果较明显,维修率较低。缺点:只能变压(流量)运行,节能空间有剩余。

3.2 多泵运行方式:控制回路用PLC(可编程控制器)设计以三泵为例:优点:可控制实现恒压(恒流量)供水。缺点:只有一台泵变频调速运行,其余各泵均工频运行,节能一般,部分能量未被挖掘出来。维修工作量较大,运行稳定性较好。

3.3 一拖一单泵运行方式: 启用变频器内置PID功能或外用PLC(可编程控制器)均能实现恒压(流量)供水。此方案要求用户量与机电设备工作能力匹配。该方式接线简单使用电器件少,运行稳定,无管线冲击,维修工作量小,节能效果较其它方案优秀等特点。

综合本公司实际生产情况和本人多年工作经验知,生产中使用变频器具有绝对重要性,希望业内人士广泛使用之。

作者：张志华

变频器供水行业应用效果论文 篇2：

试论水厂PLC变频恒压供水技术的应用

摘要：文章以实际工作经验为基础，首先阐述了水厂变频恒压供水技术的基本原理及其操作方式，探讨了变频恒压供水技术在水厂供水管网的应用，并提出了系统运行过程中的水泵检修及故障处理措施，希望能够给予同行业人员有意义的借鉴。

关键词：水厂；供水管网；PLC；变频恒压供水技术；水泵 文献标识码：A

随着社会经济与科学技术的不断提高，工业计算机与电力电子控制技术发展迅速，并被普遍应用在工业生产领域。在城市供水系统中，以PLC为主控制器、变频器为执行机构的自动供水系统，以其稳定、安全、节能、全自动、高效的运行方式，满足了工业和居民的日常生产与生活用水需求。与传统的供水形式相比，这种供水系统能够在较小电流的情况下平稳启动，避免电机启动对电网造成冲击和对泵或阀门等的损耗，消除启动或停机时产生水锤效应，提高供水质量并降低水厂的生产

成本。

1 变频恒压供水的基本原理

变频恒压供水系统主要包括PLC控制器、变频器、水泵、TC时间控制器、PID调节器、压力传感器、液位传感器以及动力控制线路等，这些控制与监测构件共同组成一个稳定的闭环系统。

通过该系统的电位器可以设定供水压力值，再通过该系统的压力传感器，将实测的管道压力值反馈到PLC控制系统，系统将实测水压反馈值与给定压力值进行PID和DTC运算，得出压力差值，最后由系统变频器控制输出不同频率和电压的电源来驱动并调节水泵工作，改变水泵输出的水压及流量，从而保证供水管道内的水压始终处于恒定状态。

在水厂的日常生产过程中，系统管理人员只需要对该系统控制柜面板上的按钮和相应指示灯进行操作即可，系统操作简单，并可保障供水管道内的水压稳定。

2 变频恒压供水系统的操作方式

变频恒压供水系统主要包含两种运行形式，即手动运行和自动运行。手动运行主要是通过对具有相应功能按钮的操作，控制水泵的启动与停止状态。通常情况下，手动操作只有在系统变频器发生故障或需要对供水系统进行检修时才会启用，而在水厂的正常生产过程中，很少采用手动操作的这种运行方式；系统的自动运行就是通过主控制系统对供水管网压力及设备运行状态的实时监控，保障管网正常供水的过程。在启动自动运行系统后，水泵开始工作，供水管网中的压力逐渐上升，与此同时，系统中的压力传感器检测实时水压值，并传送至PID调节器，再经过与设定的压力参数的比较，得出差值并传输到供水系统的变频器，由变频器调解水泵电机的功率，实现供水管网的供水恒压。在供水系统的自动运行过程中，也会受到各种外部因素的影响，如：突然断电时，供水系统将停止运行，当电源恢复后，由变频器直接执行供水水泵的启动、循环等全部的操作，供水系统将自动恢复运行。

通常情况下，水厂变频恒压供水系统至少有四个供水水泵，当系统进入自动运行模式时，首先给1号水泵电机通电，并将电压传输到变频器，由变频器逐步控制提升1号电机的电源输入频率，直至达到设定的信号值，再以同样的控制方法陆续启动后续的供水水泵。在系统的自动运行模式下，操作人员需要重点关注压力参数的比较环节，可以适当地对电压参数进行修正，从而保障供水管网系统的供水稳定性，也可充分发挥出变频恒压供水系统的安全、节能、高效的强大功能。

3 变频恒压供水系统的控制

3.1 水泵的节能与调速策略

水厂变频恒压供水系统中的水泵，其扬程（H）、转速（n）、流量（Q）及轴功率（P）存在以下关系：Q=K1n、H=K2n2、P=K3HQ=K1K2K3n3=Kn3，其中K、K1、K2、K3为常数。根据公式，水泵的供水流量与其转速成正比，扬程与其转速的平方成正比，而对于水泵消耗的轴功率，则与其转速的三次方成正比。因此，调解水泵的运行转速不仅可以实现对供水管网进行调压的目的，对于系统节能也有着明显的效果。

3.2 水泵调节的方法

3.2.1 液力耦合器。此方法主要是通过耦合器以实现对水泵的变速控制，转速比越小，其控制的程度就会越高，所以效率较低。

3.2.2 电磁离合器。这种调节方式的安全性较高，只需确保装置始终处于绝缘状态即可，而且结构相对简单、操作容易、成本较低，且无需较高的容量。但对水泵的转速进行调节后，其反应较慢并伴有较大的噪声污染及一定的转差损耗。

3.2.3 动叶调节。这种调节方式需要在水泵内安设动叶结构。相对于其他调节方式来说，其调节稳定性更佳，并可实现较大范围的高效调节，但其结构繁杂、成本较高、自动调节的能力较差，只适用在较大型的供

水站。

3.2.4 节流调节。节流调节即在水泵的输出口安设截流阀门，通过改变阀门的开口大小，以实现控制水泵供水流量的目的。在调节水泵输出流量的过程中，当阀门开口大小变化时，水流扬程也将发生改变，从而确保供水系统恒压控制的效率。这种调节方式的投资成本较低、安全可靠，但其能源损耗量也相对较高，常用在离心式水泵作业的供水企业。

3.3 变频恒压供水技术

3.3.1 自动投切。变频器的输出频率设有上限和下线，如果在变频器的输出频率已经达到其上、下极限，管网的水压仍无法满足水量要求时，PLC将开始执行投或切泵程序。当管网的用水量较小时，系统变频器只控制一台水泵稳定运行；而当用水量较大，变频器的输出频率已升至上限，仍无法确保管网的水压时，PLC将同时检测变频器的上限信号和控制器的压力下限信号，并将原变频情况下工作的水泵投入到工频状态，而系统备用泵则通过变频器启动后运行，从而确保管网水压及供水量的稳定。如果两台水泵仍无法满足水压要求时，可依次将变频工作的水泵投入工频状态，仅留一台备用泵变频运行；如果用水量降低，变频器释放最下线信号，此时PLC将控制工频运行的水泵停止工作，当下线信号仍然存在时，PLC将再次停止工频运行水泵，直至最低下线信号消失，管网恒压供水。

3.3.2 启动程序。水泵在启动前，系统PLC将先行对清水池水位及水泵真空度进行检测，当水位满足启泵要求，水泵真空度已经形成，系统将开启水泵的启动程序。如果水泵的真空度不足，系统将先启动真空泵抽真空，在真空度及清水池水位满足要求后启动水泵。抽真空时，如果抽真空失败或系统运行过程中清水池过低，系统将停止水泵运行并发出报警。

3.3.3 投泵程序。如果变频器输出频率已达上限，但管网水压仍低于设定压力值时，PLC将在规定的时间内计时，当管网压力达到了设定值，PLC放弃计时，否则开始变频调压；如果在规定时间内，管网压力仍无法到达设定值时，PLC将开始执行自动投切程序，以增加管网的供水压力和流量。

3.3.4 切泵程序。如果变频器输出频率降至下限，但管网的压力仍大于设定压力值时，PLC将在规定的时间内计时，当管网压力满足设定值要求，PLC放弃计时，并继续变频调压；若仍然大于设定值，PLC将依次停止恒压泵并提高变频器频率，直至管网压力达到设定值要求。

3.3.5 投切顺序。变频恒压供水系统遵循“先投先切、先切先投”的原则，控制水泵切换。PLC将根据水泵的运行状况，自动将其排列到待运行或运行队列中，并自动执行投切。如果运行中的水泵出现故障，PLC会将其从切换的队列中退出，并告知维护人员进行修理。

4 变频恒压供水系统检修及故障处理

4.1 水泵的检修

通常情况下，水厂的变频恒压供水系统包含若干个供水水泵（一般不少于4个），当水泵经过长期的、不间断的运行时，就会进入疲劳状态，供水效率降低，进而产生故障。所以对水泵的检修是系统故障排除的重点，也是水厂供水系统定期检修的关键性工作。

在检修水泵时，应在不影响供水系统正常运行的前提下，停运某一台水泵并进行检修或故障排除，其他供水水泵需正常运行。此外，在水泵的检修阶段，要使用备用水泵来替代已运行一段时间的水泵，保证水泵的轮休和工作，以此避免并降低水泵故障的发生几率，提升水泵的使用寿命和工作效率。

4.2 故障报警处理

在正常的运行过程中，变频器如果出现差压、超压缺相、故障等情况时，变频恒压供水系统将启动报警系统，并发出报警信号和报警声，同时PLC会根据实际运行情况自动检测并分析故障的程度，如果PLC判定故障程度比较严重时，供水系统将立即跳转到停机状态。如：系统出现超压、缺相、变频器故障或液位下限等故障时，报警系统会立即启动并发出故障警示，供水管理人员接警后，通过系统提示，便可获知故障点及其故障原因，以便及时展开维修并除故障，对避免系统事故的进一步扩大而恶化供水质量有着重要意义。

此外，如果是供水系统的变频器发生故障，为了避免供水系统的正常运行遭受影响，可将系统由自动运行方式转换为手动运行方式，以此确保供水系统运行的连续性，保证水厂的供水质量。

5 结语

水厂的供水系统在采用PLC变频恒压供水技术后，可显著提升供水系统的安全性和可靠性，在技术上，真正实现了无人值守、全自动循环切换、变频恒压控制的运行，消除了各台水泵启动时所产生的大电流冲击，确保了供水系统设备的运行效率及稳定性能的优化，降低了水泵的转速损耗并延长了水泵的使用寿命，为提升水厂的供水质量和经济效益创收有着深远的意义。

参考文献

[1] 满永奎.通用变频器及其应用[M].北京：机械工业出版社，1995.

[2] 胡佑兵.基于PLC的变频恒压供水系统研究与实现[J].中国水运（下半月），2009，9（7）.

[3] 中国城镇供水协会.城市供水行业2010年技术进步发展规划及2020年远景目标[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.

作者简介：梁庆燊（1989-），男，广东顺控发展股份有限公司助理工程师，研究方向：机械维护与优化。

（责任编辑：秦逊玉）

作者：梁庆燊

变频器供水行业应用效果论文 篇3：

变频器在自动化水厂中的应用

【摘 要】本篇文章首先对变频器的概念和应用特点作了简要介绍；随后对变频技术与变频器在自动化水厂中的应用情况进行了详细的分析与研究；最后得出结论：在自动化水厂中的生产过程中使用变频器，可以有效降低机械设备的损耗，改善生产车间的作业条件，并提高水厂的供水效率，保证水厂的实时供水质量。

【关键词】变频器；变频技术；自动化水厂；水厂供水；应用

日常生活中常提到的实时供水量，其实就是指水资源的实际使用量，它会随着外部使用环境的变化而变化。有时候，当人们需要大量的水资源来辅助生产或进行其他操作时，实时供水量在短时间内发生的巨大变化，会打破供水水压原先所保持的稳定状态。在这个时候，如果水厂的供水管理工作出现的问题，那么就极有可能发生供水故障，对人们的生产、生活用水产生影响。为了避免类似于这样的供水故障发生，相关研究人员研发探究出了变频技术，并在其技术之上制作生产出能够有效提高供水效率和质量的电力控制装置，即变频器。

1.变频器

1.1变频器的概念

变频器，指一种电力设备控制装置，它的定义是：一种可以对电源电压进行调整，对电流频率进行改变的电气设备。变频器是科学发展下，变频技术与电子技术的结合产物。过去的变频器在使用时多被包含在电动发电机等电气设备中，并不能独立进行作业，而伴随着科学技术的发展以及半导体电子设备的出现，今天的变频器在使用时已经可以完全脱离各种电气设备，单独进行使用。目前，变频器被广泛应用于工业设备和家用电气设备中。

1.2变频器的应用特点

变频器的应用范围比较广泛，当其应用于工业设备或电气设备中时，可以起到良好的节电节能作用。供水行业使用变频器的目的是为了避免和解决供水故障，从而达到提高水厂供水质量水平的目的。总的来说，变频器的应用特点主要有：其对电能的耗损率极低，且还可以将某些因用量变化而浪费的电能储存与节约下来，在节约电能的同时，也提高了电能的利用率；由于其具有调整电源电压，改变电流频率方式的功能，因此在应用时它可以有效提高水厂的供水效率，并且可以根据用水季节的不同而自动调整电流频率，实现平衡管网供水水压的功能；此外，变频器的使用还可在一定程度上降低供水系统中设备的损耗率，减少机械运作期间的噪音，在满足了水厂生产工艺要求的基础上，还可有效改善生产车间的劳动环境。

2.水厂供水变频调速系统的原理

水厂供水变频调速系统主要通过为水泵电动机提供频率可变的供電电源，进而实现水泵电动机的无极调速，最终依照预先设定的参数实现管网水压自动化地连续变化。该系统装配有管网水压传感设备，水厂工作人员能够根据实际需求情况，利用PLC（可编程逻辑控制器）对压力值进行预先设定；同时，管网水压力传感器可以将压力值反馈信号传输至PLC，PLC借助于PID控制程序计算之后发出转速控制信号指令传输给变频器。PLC通过转速控制信号控制水泵转速，因而PLC是整个水厂供水变频调速系统的控制中枢。

纵观我国目前的自动化水厂生产情况，通常情况下，为了维持供水的可靠性和提高供水服务质量，自动化水厂都会在生产车间设置两台水泵，这两台水泵均由变频恒压设备控制，并在两台水泵中分别配置一台变频器或变频设备，两台水泵中，其中一台水泵用于工作，另一台则用作备用。当水厂需要为用户提供水源时，用于工作的，且配装有变频设备的那台水泵便会首先运作起来，当其工作到一定时间后，如果管网中的供水水压持续上升，且达到了预定值时，PLC将会对水泵中的变频设备发出指令，使其利用自身功能降低电源的输出频率，从而达到让水泵保持低速运转的目的。如果水厂的供水量持续减少，那么PLC将下达关闭备用水泵的指令；另外一种情况，如果管网的供水水压持续降低，降至了规定的最低压力时，PLC将对变频器下达提高电源输出频率的指令，从而使水泵处于高速运转的状态，这时候，如果供水量持续增加，将会开启备用水泵，以满足水厂的供水需求。

3.变频技术与变频器在水厂供水中的应用

交流电动机变频调速技术尤其是计算机控制技术的成熟使得PLC和变频调速结合得更加紧密，能够为水厂发挥的积极作用更加明显。水厂供水变频调速系统具有操作简单、高可靠性、高抗干扰性、供水压力恒定以及节能高效的优势；同时，借助于对该系统的更深入应用，水厂可以实现无人值守；另外，该系统可以实现多台水泵的软启动以及软停车，将传统操作方式容易导致的管网水锤效应降到最低；借助于网络通信技术，能够实现对水泵机房的远程数据维护和远程控制，拓展变频器的操作灵活性并提高其工作可靠性。

3.1 PLC控制系统的优化与改善

供水变频调速系统主要包括现场控制层、控制主干层以及管理层三个部分。若系统采用DCS（分布式控制系统）结构，实现难度比较低。DCS的控制模式采用“分散控制、集中管理”的多级控制模式，功能虽然分散，但是系统的可靠性得到了提高，水厂的控制主干层通讯利用以太网进行。另外，现代化管理的发展趋势也应该是水厂当前需要考虑的重要问题：水厂的管理网络应该包括中心控制室的计算机系统，另外，为了能够实现数据共享，水厂采集的各种数据都被输入到管理网络系统的服务器当中；生产数据和管理数据均被存放于同一个数据库当中，并能够对水厂的实际运行情况进行实时监视；另外服务器采用双硬盘配置，提高了数据安全性；客户端和服务器采用100Mb网卡，提高信息的传输速度。

3.2变频技术与变频器可在水厂供水中的应用

变频技术与变频器具有非常高的节电率，其节能降耗效果显著，不仅能够节省水厂冗余设计所导致的资源浪费，而且还因为功率因数和调速精度高等获得更加良好的运行效益。变频技术可在减低设备与物料的损耗、降低机械噪声和损耗的同时，也能够有效提高供水的质量与数量，满足生产工艺的动态要求。

4.结束语

随着我国城镇化进程的加快，城市人口的聚集密度逐渐增大，其生活用水与生产用水的需求量也随之不断增大，这便对城市供水提出的新要求和新挑战。在这样的宏观背景之下，如果自动化水厂的供水设备与生产工艺还停留在原先的水平之上，那么必然会造成能源的大量浪费，不利用我国节能减排工作的开展。因此，为了满足水厂的生产工艺要求，势必要采用和推广变频调速技术，利用变频器的节能功能推动我国供水技术的不断进步与发展。 [科]

【参考文献】

[1]汪光焘.城市供水行业2000 年技术进步发展规划，1993.

[2]宛如意.大功率水泵变频调速系统廵用技术分析.城镇供水，1997，（4）.

[3]颜浩，宛如意.变频调速在供水行业的应用[J].给水排水，1999，（9）：202-221.

[4]永成，阎长芷，李茂成.PLC在变频调速多泵并联供水系统中的应用[J].控制工程，2002（11）：41-43.

作者：许双利