1、概述

恒壓（yā）供水是指在供水網係中用水量發生變化時，出口壓（yā）力（lì）保持（chí）不變（biàn）的供水方式。供水網係（xì）的出口壓力（lì）值是根據用戶需求確定的。傳統的恒壓供水方式是采用水（shuǐ）塔、高水位箱、氣壓罐等設施實現的。

      近年（nián）來，隨著變頻調速技術的日益成熟，其顯著的（de）節能效（xiào）果（guǒ）和（hé）可靠穩定的控製方式（shì），在供水係統中得到（dào）廣泛的應用。變頻恒壓供水係（xì）統對水（shuǐ）泵電機實行無級調速（sù），依 據用水量及水壓變化通過微機檢測、運（yùn）算，自動改變水泵轉速保持（chí）水壓恒定以滿足用水要求，是（shì）目前*********，合理的節能供水係統。與傳統的水塔、高位水箱、氣壓 罐等供水方式比較（jiào），不（bú）論（lùn）是投資、運行的經濟性、還是係統的穩定性、可靠性、自（zì）動化（huà）程度等方麵（miàn）都具有優勢。

2、變頻恒壓供水控製係（xì）統的主要特點：

（1）高效節能（néng）。與傳統供水（shuǐ）方式相比變頻恒壓供水能節能30%-60%。

（2）占地麵積小，投（tóu）入少，效率高。

（3）配置靈活，自動化程（chéng）度高，功（gōng）能齊全，靈活可（kě）靠。

（4）運行合理，由於一天內的平（píng）均轉速下降，軸上的（de）平均扭矩和磨損減少，水泵的（de）壽命將大（dà）為提高。

（5）由於能對水泵實現軟停和軟起，並可消除水錘效應（水錘效應：直接起動和停機時，液體動能的急劇變人，導致對管網的（de）極（jí）大衝擊（jī），有很大破壞（huài）力）。

（6）操作簡便，省時省（shěng）力。

3、變（biàn）頻恒壓供水控製係（xì）統的主要應用（yòng）場合

（1）高（gāo）層（céng）建築，城鄉居民小區，企事業等生活用水。

（2）各類工業需要恒壓控製的用水，冷卻水循（xún）環，熱力網水循環，鍋爐補水等。

（3）中央空調係（xì）統。

（4）自來水廠增壓係統。

（5）農田灌溉，汙水處理（lǐ），人造噴泉。

（6）用水量變化（huà）大，供（gòng）水壓力要求穩定及各種（zhǒng）流體恒壓控製係統。

4、變頻恒壓供水的節能原理

    圖1

        圖1為水泵調速時的全揚程特性（Ｈ－Ｑ）曲線。橫坐標為水泵（bèng）流量Q，縱（zòng）坐標為水泵揚程H。泵的揚程（chéng）和出水壓力是線形關係，因此也可近似表（biǎo）示為出水（shuǐ）壓力P。H1A是恒壓線，n₁、n₂、…n₀是不同轉速下的H-Q特性。可見，在n₁轉速下，如果（guǒ）通過控製（zhì）閥門開（kāi）度使流量從Qa減小（xiǎo）到（dào）Qc時，壓力將沿n₁曲線升高到D點。很顯然，在（zài）減少（shǎo）流量同時（shí），提高了壓力(DC段是壓力升高（gāo）值)。如果將轉速由n₁減小到n_3，則流量沿著恒壓（yā）線從Qa減小（xiǎo）到Qc時，而壓力沒變（biàn）。

       據水泵的特性曲線公式：

P_L=QρH/η_b·η×10^-3-------------------------(1)

         式中： P_L─水泵使用工況（kuàng）軸功率（ｋＷ）；

　　　           Q─泵每秒排出的流量；

           ρ─液體的比重（chóng）（N/m³），水的比重ρ=9810 N/m^3；

           H─泵的揚程；

          η_b─泵的效率；

        η─傳動機構的效（xiào）率；

        可以（yǐ）求出運行在D點和運行在C點的水泵工況軸功（gōng）率分別為（wéi）：

    P_D= Q_CΡH₂/η_b·η×10^-3----------------(2)

    P_C= Q_CΡH₁/η_b·η×10^-3----------------(3)

         兩者之差為：

   ΔP= P_D－P_C= Q_CΡ(H₂－H₁)/η_b·η×10^-3------(4)

      也就是說，用閥門控製流量時，有ΔＰ功率（lǜ）被損耗浪費掉了（le），且隨著閥門不斷關小，這個損耗（hào）還要增加。而用轉（zhuǎn）速（sù）控製時，根據流量Ｑ、揚程Ｈ、功率Ｐ和轉速Ｎ之間的關係，有：

Q₂ / Q₁=N₂ / N₁

H₂ / H₁=(N₂ /N₁ )² ----------------(5)

P₂ / P₁=( N₂ / N₁ )³

      由 （５）式可知，流量Ｑ與轉（zhuǎn）速Ｎ的一次方成正比；揚程Ｈ與（yǔ）轉速Ｎ的平方成正比；軸功率Ｐ與轉速Ｎ的（de）立方成正比，即功率與轉速成３次方的關係下降。如果不是用 關小（xiǎo）閥門的方法，而是（shì）把電機轉速降下來，那麽在轉運同樣流量的情況下，原來消（xiāo）耗在閥門的功率就可以全避免（miǎn），從而（ér）獲得圖１中H2-H1-C-D矩形區域大小的節能效果，這就是水泵調速節（jiē）能原理（lǐ）。  

      變（biàn）頻調速（sù）的基本原（yuán）理是（shì）根據交流電動機工作原理中的轉速關係（xì）：

          N=60f(1-s)/p  ----------------(6)

       由（６）式可知，均（jun1）勻改（gǎi）變電動機定子（zǐ）繞組的電源頻率（lǜ）ｆ，就可以平滑地（dì）改變電動機的同步轉速。電動（dòng）機轉（zhuǎn）速變慢，軸（zhóu）功率（lǜ）就相應減少，電動機輸入功率也隨之（zhī）減少。這（zhè）就是（shì）水泵變頻調速的（de）節能作用。

5、變頻調速控製係統的設計（jì）原理

目前水泵控製係統中使用變頻（pín）調速技（jì）術（shù），大部分是（shì）采用閉環調速（sù）控製，即自（zì）動采集外界條（tiáo）件的變化如壓力等信號通過PID調節來改變變頻器（qì）的頻率值，以達到調速目的。變頻調速控製（zhì）係（xì）統原理框圖如圖２所示。

 圖 2

通過采集供水點水壓,反饋至（zhì）控製器，與水壓設定（dìng）值比較,產生的偏差經PID調節後輸出信號至變（biàn）頻器,實現水泵電機的變頻變速運行,從而獲（huò）得（dé）穩定的出水水壓。

係統（tǒng）主要由四部分組成：

（１）水泵電機（jī）;

（２）變頻調速器;

（３）壓力傳感器

（４）控製（zhì）器（PID調節）

係統的控製過程為（wéi）：由壓力（lì）傳（chuán）感器將出水口壓力測出，並轉換（huàn）成與之相對應的0—5V（或4～20mA等）標準電信號，送到控製器與工藝所（suǒ）需的設定值進行比較，得出偏差。其偏差值由調（diào）節器按預先規定的調節規律（lǜ）進行運算得出調節信號，該信號經過處理送到（dào）變頻器，從而使變頻器（qì）將輸入為380V／50Hz的工頻交流電（diàn）變成輸出為0～380V／0～50—60Hz連續可調電壓與頻率的交流電，直接供給水泵電機。

水泵電機（jī）裝上變頻調速器後，節（jiē）能效果非常顯著，經過實測，比未裝變頻器節約（yuē）43%左右的電能，而且生產工（gōng）藝穩定。
       （1）節能效果非常顯著，采用變頻（pín）調速技術後（hòu），提高了（le）電機的功率（lǜ）因（yīn）數，減少了無功功率消耗（hào），具有（yǒu）明顯的（de）經濟（jì）效益。

（2）采用變（biàn）頻調速技術後，電機定子電流下降，電源頻率（lǜ）下降，水（shuǐ）泵（bèng）出水壓力（lì）恒定。由於電機水泵的轉速普遍（biàn）下降，電機水泵運行狀況明顯改善，延長了設備的使用（yòng）壽命，降低了設備的（de）維修費用。同時，由於變頻器啟（qǐ）動和調速平穩，減少了（le）對電網的衝擊。

（3）係統采用閉環控製（zhì），參數超調波動範圍小，偏差能及時進行控製。變頻器的加速和減速可根據工藝要求自動（dòng）調節，控製精度高。

（4）由於變頻調速器具有十（shí）分靈敏的故障檢測、診斷、數字顯示功能，提高了電機水泵運行的可靠性。