江蘇奇峰電氣制造有限公司專注生產(chǎn)變頻恒壓供水設(shè)備廠家，供水系統(tǒng)的基本特點(diǎn)是水泵在一定速度下?lián)P程與流量的關(guān)系曲線，前提是供水系統(tǒng)管道中的閥門開度不變。揚(yáng)程特性反映了揚(yáng)程與用水流量的關(guān)系。揚(yáng)程特性表明，流量越大，揚(yáng)程越小。當(dāng)閥門開度和泵速保持不變時(shí)，流量的大小主要取決于用戶的用水量。今天奇峰小編帶你了解變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)原理及構(gòu)成。

變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的原理：

1.電機(jī)調(diào)速原理

水泵電機(jī)多采用三相異步電機(jī)，轉(zhuǎn)速公式為：

式中：f表示電源頻率，p表示電機(jī)級(jí)對(duì)數(shù)，s表示轉(zhuǎn)差率。

從上述類型可以看出，三相異步電機(jī)的調(diào)速方法有：

(l) 改變電源頻率

(2) 改變電機(jī)級(jí)對(duì)數(shù)

(3) 改變轉(zhuǎn)差率

改變電機(jī)級(jí)對(duì)數(shù)調(diào)速的控制方法控制簡(jiǎn)單，投資省，節(jié)能效果明顯，效率高，但需要專用變級(jí)電機(jī)，是級(jí)調(diào)速，級(jí)差大，即速度變化大，扭矩變化大，只適用于特定速度的生產(chǎn)機(jī)。為了保證其較大的調(diào)速范圍，較大的優(yōu)點(diǎn)是可以回收轉(zhuǎn)差功率，節(jié)能效果好，調(diào)速性能好。但由于線路過(guò)于復(fù)雜，增加了中間環(huán)節(jié)的功耗，成本高，影響了其推廣價(jià)值。下面主要分析改變電源頻率調(diào)速的方法及特點(diǎn)。

根據(jù)公式，當(dāng)轉(zhuǎn)差變化不大時(shí)，異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速n基本上與電源頻率f成正比。連續(xù)調(diào)整電源頻率可以平穩(wěn)地改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。然而，單一調(diào)整電源頻率將導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行性能惡化。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，各種性能良好、工作可靠的變頻調(diào)速電源裝置已經(jīng)出現(xiàn)，促使了變頻調(diào)速的廣泛應(yīng)用。

2.變頻恒壓控制系統(tǒng)節(jié)能原理

供水系統(tǒng)的揚(yáng)程特性是在供水系統(tǒng)管道中閥門開度不變的前提下，如圖2.1所示，表明泵在一定速度下?lián)P程H與流量Q的關(guān)系曲線。由于閥門開度和泵速不變，流量大小主要取決于用戶的用水情況，因此揚(yáng)程特性反映了揚(yáng)程H和用水流量Qu間的關(guān)系H=f(Qu)。管阻特性以水泵轉(zhuǎn)速不變?yōu)榍疤?，表示閥門在一定開度下?lián)P程H與流量Q的關(guān)系曲線，如圖2.1所示。管阻特性反映了水泵的力量，以克服水位和壓差，以及管道中液體流動(dòng)阻力的變化。由于閥門開度的變化，供水系統(tǒng)對(duì)用戶的供水能力實(shí)際上發(fā)生了變化。因此，管阻特性反映了揚(yáng)程和供水流量Qc之間的關(guān)系H=f(Qc)。揚(yáng)程特性曲線與管阻特性曲線的交點(diǎn)稱為供水系統(tǒng)的工作點(diǎn)，如圖2.1所示A點(diǎn)。此時(shí)，用戶的水流Qu供水系統(tǒng)的供水流量Qc供水系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，既符合揚(yáng)程特性，又符合管阻特性，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。

變頻恒壓供水系統(tǒng)的供水部分主要由水泵、電機(jī)、管道和閥門組成。通常由異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)水泵旋轉(zhuǎn)來(lái)供水，并且把電機(jī)和水泵做成一體，通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變水泵的出水流量而實(shí)現(xiàn)恒壓供水的。因此，供水系統(tǒng)變頻的本質(zhì)是異步電機(jī)的變頻調(diào)速。變頻調(diào)速是通過(guò)改變定子供電頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

變頻恒壓控制系統(tǒng)組成：

PLC變頻恒壓供水系統(tǒng)主要由變頻器、可編程控制器、壓力變送器和現(xiàn)場(chǎng)水泵機(jī)組組組成。

系統(tǒng)可分為執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)檢測(cè)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)三部分：

(1)執(zhí)行機(jī)構(gòu):執(zhí)行機(jī)構(gòu)由一組水泵組成，用于向用戶管網(wǎng)供水，其中由一個(gè)變頻泵和兩個(gè)工頻泵組成。變頻泵由變頻調(diào)速器控制，可根據(jù)用水量變化改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，保持管網(wǎng)水壓恒定。工頻泵只在啟停兩種工作狀態(tài)下運(yùn)行，當(dāng)用水量大(變頻泵達(dá)到工頻運(yùn)行狀態(tài)，不能滿足用水要求)時(shí)，用于投入工作。

(2) 信號(hào)檢測(cè)機(jī)構(gòu)程中，需要檢測(cè)的信號(hào)包括管網(wǎng)水壓信號(hào)、水池水位信號(hào)和報(bào)警信號(hào)。管網(wǎng)水壓信號(hào)反映用戶管網(wǎng)水壓值，是恒壓供水控制的主要反饋信號(hào)。這個(gè)信號(hào)是模擬信號(hào)，讀入PLC時(shí)，需進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。此外，為了加強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，還需要檢測(cè)供水的上下壓力，可以給出檢測(cè)結(jié)果PLC，水池水位信號(hào)反映了水泵的進(jìn)水水源是否充足。當(dāng)信號(hào)有效時(shí)，控制系統(tǒng)應(yīng)保護(hù)和控制系統(tǒng)，防止泵空抽損壞電機(jī)和泵。該信號(hào)來(lái)自安裝在水池中的液位傳感器；報(bào)警信號(hào)反映系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，泵電機(jī)是否過(guò)載，變頻器是否異常，為開關(guān)量信號(hào)。

(3) 控制機(jī)構(gòu)：供水控制系統(tǒng)一般安裝在供水控制柜中，包括供水控制器(PLC系統(tǒng))、變頻器和電控設(shè)備。供水控制器是整個(gè)變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的核心。供水控制器直接收集系統(tǒng)中的壓力、液位和報(bào)警信號(hào)，分析和實(shí)施來(lái)自人機(jī)接口和通信接口的數(shù)據(jù)信息，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方案，通過(guò)變頻調(diào)速器和接觸器控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)（即水泵機(jī)組）；變頻器是控制水泵轉(zhuǎn)速的單元，跟蹤供水控制器發(fā)送的控制信號(hào)，改變調(diào)速泵的運(yùn)行頻率，完成調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速控制。

報(bào)警作為一個(gè)控制系統(tǒng)，是一個(gè)重要的組成部分。由于該系統(tǒng)可適用于不同的供水領(lǐng)域，為了確保系統(tǒng)的安全、可靠、平穩(wěn)運(yùn)行，防止電機(jī)過(guò)載、變頻器報(bào)警、電網(wǎng)波動(dòng)過(guò)大、供水源中斷，系統(tǒng)需要監(jiān)控各種報(bào)警量PLC判斷報(bào)警類別，控制顯示和保護(hù)動(dòng)作，避免不必要的損失。

變頻恒壓供水系統(tǒng)以供水出口管網(wǎng)的水壓為控制目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)出口總管網(wǎng)的實(shí)際供水壓力。設(shè)定的供水壓力可以是常數(shù)，也可以是時(shí)間段函數(shù)，每個(gè)時(shí)間段都是常數(shù)。因此，在一定時(shí)間內(nèi)，恒壓控制的目標(biāo)是保持出口總管網(wǎng)的實(shí)際供水壓力。

恒壓供水系統(tǒng)通過(guò)安裝在用戶供水管道上的壓力變送器實(shí)時(shí)測(cè)量參考點(diǎn)的水壓，檢測(cè)管網(wǎng)的出水壓力，并將其轉(zhuǎn)換為4-20mA該檢測(cè)信號(hào)是實(shí)現(xiàn)恒壓供水的關(guān)鍵參數(shù)。由于電信號(hào)是模擬量，需要通過(guò)PLC的A/D轉(zhuǎn)換模塊可以讀取并與設(shè)定值進(jìn)行比較，比較后的偏差值PID運(yùn)算后，通過(guò)運(yùn)算后的數(shù)字信號(hào)D/A將模塊轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)作為變頻器的輸入信號(hào)，控制變頻器的輸出頻率，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，然后控制水泵的供水流量，然后使用戶供水管道上的壓力恒定，實(shí)現(xiàn)變頻恒壓供水。

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