变频器供水行业应用效果论文

【摘要】随着电力电子技术、自动化控制技术的发展，变频器得到开发和应用。基于变频器的变频技术具有更加完善的控制功能和节能效果，在供水系统中具有良好的应用价值。论文简单分析了变频器的基本结构以及变频技术特点，之后对变频技术在供水系统中的应用情况进行了分析，最后总结了变频技术的应用效益，以供参考。今天小编为大家推荐《变频器供水行业应用效果论文 (精选3篇)》，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助！

变频器供水行业应用效果论文 篇1：

简述变频器在供水行业中的应用

[关 键 词] 变频器;供水行业;应用

台山市台城供水厂位于台山市台城镇，工程规模为24万吨/日，供水泵房安装卧式离心泵6台，其中5台250kW/380V水泵，1台315kW/380V水泵。每台水泵出口有一个电动蝶闸，出厂主水管装有压力传感器，供水管网安装压力测量装置，利用无线传输方式将各项检测数据传到中控室，中控室通过电脑管理系统控制每台水泵的开停，使出厂水压力被控制在0.36～0.43Mpa。从全天来看，用户白天用水比晚上多，全年来看夏季用水比冬季用水多。因此在用水高峰期往往出现水压不足的问题。如果仅仅依靠人工调节出口阀门开度及频繁开停泵来调节供水量，很难准确快速的调节，那么有可能在用水高峰期时不能满足用户用水量，给居民用水造成不便，用水低峰期时供水过多，造成水管压力过大。这不仅造成了水资源的严重浪费，而且存在巨大的事故隐患，比如压力过高容易造成管爆事故，同时也会引起电机、水泵、闸门故障率增加，维修费用加大。所以采用传统调节的方式，已经造成了大量能源浪费。

为解决供水过程中出现的此类问题，一种解决方法就是安装变频器，可以将变频器应用在水泵、闸门等处，以实现平滑调节供水流量、缓解供水压力，同时达到节能的目的。

变频器的使用，可以满足各种供水压力的需要。在实际生产操作过程中，水泵流量需时常调整，之前主要通过人工调大或者调小阀门来实现，速度慢，也会缩短阀门的寿命。而使用变频器就可以方便地调整水泵流量。这是为什么呢?首先，我们先来了解一下变频器的工作原理。变频器的一个重要部件是半导体器件，一般是GTO、GTR或IGBT，采用微处理器编程的正弦脉宽调制(SPWM)方法，将直流电变成可变电压和可变频率的正弦交流电，以驱动异步电机，实现无级调速。

变频器的使用减少了设备损耗，从而大大减少了企业的维修成本。电机正常直接运行时，由于直接启动，启动时的大电流带来的巨大冲力会导致传动机械的严重磨损，进而影响电机和其他相关设备的寿命，所以维修工作量大，维修成本高。当电机采用变频器进行调速运行后，由于变频器对电机实现了软启动，启动电流大大减小，降低了对电机的冲击，也相应延长了设备的使用寿命，大大减小了电机维护的工作量，减少了电机维护成本。采用变频器后，可有效降低对管道的冲击。有数据显示，原来泵组在工频启动时，出水压力基本为达到正常压力的1.35倍左右，持续大约2分钟左右;变频启动时出水压力没有明显变化。

变频器的使用节约了能源，从而大大减少了企业的制水成本。在供水系统中取水泵、供水泵的耗电量占整个用电设备能耗的40%左右，电费在自来水厂甚至约占制水成本的50%左右。可见，如果要减少制水成本，就必须减少企业的耗电量，那么首先我们需要知道的是“电”都被“耗”在什么地方了。用户用水量的时刻变化，需要泵机输出不同的流量，所以自来水厂的耗电量才十分巨大。采用变频器对取水泵、供水泵进行速度控制后，能够达到良好的节能效果。台山市台城供水厂安装变频器后，每年节约电费十几万元，大幅度降低了自来水厂的制水成本。

变频器的使用提高了生产效率，减轻了从业人员的工作强度。变频器是一种智能化设备，和许多先进的生产设备一样，采用计算机控制，调速精度高，调速系统在运转设备与备用设备之间用计算机控制，这样就实现了设备的自动运行，还可以针对相应的故障进行报警和保护，操作方式可由手动控制转变为自动监控控制。变频器的这一功能，大大减少了工作人员的工作量，改善了工人的工作环境，提高了工厂的自动化水平，提高了生产效率。

综上所述，变频器的应用实现了对水泵流量的控制，延长了设备的使用寿命，同时维护量减小，提高了系统的自动化程度，节约了大量电能和水资源，切实响应了国家节能降耗的号召，大大提高了生产效率。

我国很多水厂建设于二十世纪八九十年代，设备老旧，国家现在提倡企业节能减排。对于自来水厂来讲，面临的主要问题就是设备改造问题。不少自来水厂选择了安装变频器这一途径，起到了良好的效果。当然，从经济效益角度讲，安装变频器前期投资较大，所以部分水厂没有安装，但是我们应当看到的是改造后所带来的经济效益大大弥补了这一缺点，变频器投资的成本相较于后期节约的电费、维修费等是九牛一毛。

既然变频器的成本略高，我们在使用过程中更要注意保护它，使它能更久更好地为我们服务。所以我们应该在使用过程中注意以下问题：

(1)不要让变频器长时间的过载工作，这可能会损坏变频器，缩短变频器的使用寿命。(2)不要让变频器在温度过高的环境中工作，可能会造成风机被堵转，温度传感器性能不良等问题。(3)不要在变频器的电源电压、发电机组侧电压不够的情况下工作，这会出现变频器频繁欠压的问题，极易导致内部元件损坏;反之，如果电源电压、发电机组侧电压过高，则会出现变频器过压问题，也极易导致内部元件损坏。(4)不要让变频器的电器元件长期处于潮湿的环境中，可能会影响变频器线路板，造成线路板损坏。(5)如果使用者不按厂家要求检查和定期维护变频器，或多年不更换风机，不给变频器清扫，不检查螺丝的松动，长年累月的如此会大大缩短变频器的寿命。(6)如果参数没有设置成最佳使用状态，长期使变频器过流、过压等频繁跳保护，变频器电子模块、元件也会提前老化、损坏。

总之，变频器在当前节能降耗大环境下是一种有发展潜力的设备，目前不仅被应用于市政供水行业，还被广泛应用于电力、石油、石化、冶金、化工、矿山、有色、水泥、纺织、造纸、印染、船舶、铁路等多个行业。所以我们理应熟悉变频器的工作特性，使變频器能够真正地发挥作用。

参考文献：

张维东.恒流变频控制系统在供水中的应用[J].商情，2012(38)：171.

作者：李伟超

变频器供水行业应用效果论文 篇2：

浅谈变频技术在供水系统中的应用

【摘 要】随着电力电子技术、自动化控制技术的发展，变频器得到开发和应用。基于变频器的变频技术具有更加完善的控制功能和节能效果，在供水系统中具有良好的应用价值。论文简单分析了变频器的基本结构以及变频技术特点，之后对变频技术在供水系统中的应用情况进行了分析，最后总结了变频技术的应用效益，以供参考。

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【关键词】变频器;变频技术;供水系统;应用效益

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1 引言

随着城镇化建设的不断发展，我国城市规模不断扩大，对相关的配套设施提出了更高的要求。供水行业是各项生产和生活用水的基本保障，不断优化和完善供水系统成为供水企业的重要研究课题。从目前情况分析，一些在运行的供水泵的自动化水平较低，供水效率也比较低，同时存在较大的能耗，在一些供水企业或者社区存在着水资源浪费现象，进一步造成了经济损失。而变频技术是一种高效调速技术，通过调整电流实现对电动机运行速度的调节，具有高频化、数控化、集成化的应用功能特点，在供水系统中能够发挥良好的节能降耗效果，有利于供水行业经济效益和社会效益的最大化。

2 变频调速技术简介

2.1 变频器

变频器根据需要将工频电源转为不同频率的交流电源，从而实现对电动机的变频调速。变频器的组成主要包括整流器、中间电路、逆变器以及周围的电路等几部分，如图1所示，其中整流器能够对电网中的交流電源进行整流，实现交流变直流，中间电路则是对整流器输出的电源进行平滑滤波，并传输给逆变器，逆变器作为变频器的核心部件，需要完成直流变交流的逆变工作，为电动机提供所需频率的交流电源[1]。目前，新型变频器都配置了通信接口，对各种检测到的信号和参数进行采集，实现上位机与变频器之间的通信功能，可以实现对输入信号的处理以及运行指令的下达，在需要高精度控制时，可将反馈信号反馈到变频器，构成闭环系统。以变频器为基础的变频技术在各个行业得到推广，充分发挥了其节能降耗、自动化控制、质量提高、减小维修、提高适应性等优势。

2.2 变频技术

变频技术的基本原理就是通过调整电源的频率实现对电动机转速的控制。交流电动机主要包括同步电动机和异步电动机，其转速表达式为：n=(1-s);其中s=，式中n表示转子速度，n0表示电机同步转速，s表示转差率，f表示电源频率，p表示电机极对数，通过公式我们可以发现，电源频率、极对数、转差率三个方面的改变可以实现电机的转速改变，其中变频调速是最稳定和简单的调速技术，这就需要发挥变频器的变频技术，实现对电动机的调速。在水泵等设备中，变频器主要采用VVVF控制方式，即保持电压和频率的比例系数不变，即改变电源频率的同时，对输出电压进行有效控制，从而保障电动机的磁通不变，这种变频调速技术叫作恒U/f控制。

3 变频技术在供水系统中的应用

3.1 水泵调速方案的选择

供水系统中的水泵运行过程中，输出扬程H和电机转速的平方形成正比例关系，在水流量为零的情况下，供水管道内部也要保持一定的水压。供水系统中的水流量随着用户用水量而产生变化，具有一定的随机性，因此，针对水泵电机主要通过控制水压实现供水控制。水泵也是一种减转矩负载，转矩与转速的平方成比例，转速降低，转矩也会减小，因此变频器可以通过SF模式实现对水泵转矩的调节。供水系统往往应用变频技术实现恒压控制，在这个过程中要求水压连续可调，可以通过PID调节器建立压力闭环控制结构，但是在保持电机动静态品质方面存在不足。这时候还可以采用内环为速度闭环的SF控制系统，改善恒压供水系统的整体性能[2]。

3.2 变频恒压供水系统设计

基于变频技术的恒压供水系统结构如图2所示，应用PID调节器和变频器形成一个闭环控制系统，对系统的动态响应进行优化和改善，进一步提高供水系统的控制准确度。在变频恒压供水系统中，SF变频器调速控制系统为一种内环控制，在系统运行过程中，首先要启动主泵，供水管网中的水压需要达到设定数值，同时变频器的输出稳定在特定范围。当用户的用水量增加时，管道内的水压就会降低，压力变送器采集该信号，并传送给比较器，比较器将该压力数值与给定的压力数值做比较，将差值输入到PID控制器，经PID处理的数值再传入SF控制变频器，作为转差给定值，进而调整电动机的转速，实现对管道水压的调节，使其回复给定数值，系统稳定持续运行。在用水量增加过多的情况下，主泵的供水量难以实现闭环控制效果，则需要启动备用泵，如果用水量减少，也可以实现备用泵的自动切除。因此，在供水系统中应用变频器可以根据水压信号实现双位控制，进而保证供水质量。

4 变频技术在供水系统中的应用效益

利用变频技术对供水系统进行全流量恒压控制，能够取得良好的运行效益，主要包括以下几点：第一，高效节能，变频恒压供水系统可以根据水压设定值，在水压发生变化时对水泵转速进行自动调节，从而保障供水效率，进一步减少电能损失;第二，供水压力稳定，系统采用的是闭环控制方式，能够根据系统水压和压力设定值差值进行自动调节，使得系统压力保持恒定，流量连续可调;第三，PID调节功能实现自动运行，通过压力传感器反馈的信号，进行相应的调节，并利用PLC技术进行压力值和PID相关参数的设定，通过PLC运算功能实现相关数据分析和处理，并且程序可以根据用户需求灵活调整;第四，“休眠”功能，系统运行时经常遇到用户用水量较小或不用水的情况，为了节能，系统具备可以使水泵具有暂停工作的“休眠”功能，当变频器频率输出低于下限时，变频器停止工作，当变频器频率达到设定启动值后启动水泵运行;第五，延长电机、水泵使用寿命，各泵均为软启动，消除了全压启动时的冲击电流，延长了设备的使用寿命，采用各泵循环软启动，促使各泵不会因长久不用而生锈或频繁使用而磨损[3]。

5 结语

总而言之，变频技术是一种高新节能调速技术，应用在供水系统中，表现出良好的调速性能和节能效果，并且控制操作安全可靠，还能够根据用水量实时调节供水系统。各大水厂或供水企业需要根据具体区域的供水需求，积极应用变频技术实现供水系统控制功能的优化和完善，同时要做好变频器的维护和保养，使得变频技术能够在供水行业发挥更大的应用价值。

【参考文献】

【1】易亚军.变频技术在供水系统中的应用[J].城镇供水，2010(03)：95-97.

【2】侯海俊，朱雷.变频技术在二次供水系统中的应用[J].数字技术与应用，2012(05)：102.

【3】游龙华.变频技术和PLC技术在恒压供水系统中的应用[J].科技风，2013(11)：104.

作者：刘先念

变频器供水行业应用效果论文 篇3：

基于PLC和变频器的恒压供水监控系统设计

摘要：文章分析对比了变频调速恒压供水方式与传统的阀门控制供水方式的节能机理，通过变频器内置PID模块，利用远传压力表的水压反馈量，构成闭环系统，根据用水量的变化进行PID调节，在全流量范围内利用变频泵的连续调节和工频泵的分级调节相结合，实现有效节能的恒压供水。并通过对计算机和PLC之间通信协议的研究，运用组态软件组态完成了上、下位机的通信设置，开发了上位机监控程序，实现了对供水系统的远程监控和故障报警。组态主画面直观，可以显示变频运行电流、压力测量值、压力设定值等。

关键词：PLC;变频调速;组态王软件;恒压供水;远程监控

随着自动控制在日常生产生活中的日普及，PLC控制技术也就越发突显了其重要性和便捷性。PLC控制使得软件控制和硬件控制得到了很好的协调统一，大大方便了各类自动控制。

1应用背景

国民经济的迅猛发展和人民生活水平的不断提高，电能的消耗更是与日俱增，在电能的供求方面仍存在一定的缺口。据有关部门统计，在供水行业中泵的能源消耗约占企业能源消耗的80%~90%，因此电力工程建设广泛推行各种节能措施。

传统的小区供水方式有：恒速泵加压供水、水塔高位水箱供水、气压罐供水、液力藕合器和电池滑差离合器调速的供水方式、单片机变频调速供水系统等方式。但它们普遍不同程度的存在效率低、可靠性差、自动化程度不高等缺点，难以满足当前经济生活的需要。

PLC变频恒压供水系统集变频技术、电气技术、现代控制技术于一体。采用该系统实现了水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求，是先进、合理的节能型供水系统，同时还可以提高供水系统的稳定性和可靠性。所以研究设计该系统，对于提高企业效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义。

2系统组成与工作原理

系统主要包括一个供水池、电机控制设备、两台水泵(M1,M2)、系统监控设备等部分。CPU通过输入口读取控制命令，经运算实现对输出口的上掉电控制，完成整个系统的操作控制。

当控制模式为自动控制时，PLC中则运行自动控制程序。为了防止用水量恰巧在一台泵全速供水量的上下变动时，将会出现两台泵来回切换的状态，可设置压力控制的 “切换死区”。假设要求的供水压力为0.4 MPa，则可设置切换死区为0.4～0.5 MPa，当单独运行的1号泵的工作频率上升至50 Hz时，如压力低于0.4 MPa，则进行切换，使1#泵工频运行，2#泵通过变频进行补充压力，此时，若用水量减少，2#泵停止时，但压力仍不超过0.45 MPa时，先暂不切换，直至压力超过0.45 MPa时，再进行切换。2#泵作为备用泵，只有当1#泵出现故障或需要大量供水时才会起用。

当控制模式为手动控制时，PLC中则运行手动控制程序。手动程序为微机和现场的两地控制，在本地(微机)控制时，M5.1及M5.0接通，在远控(操作面板)控制时，I0.0及M5.0接通，实现两地均可手动控制。

若有电源瞬时停电的情况,则系统停机;待电源恢复正常后,系统自动恢复运行,然后按自动运行方式启动1#泵变频,直至在给定水压值上稳定运行。变频自动控制功能是该系统最基本的功能,系统自动完成对多台泵软起动、停止、循环变频的全部操作过程.

3硬件电路系统

FSV、COM之间信号为PLC输出的变频器设定值信号，AUX、COM之间信号为压力变送器输出信号，两个信号在变频器内部进行PID运算，控制变频器的频率输出。RUN、RYO在中间继电器KA吸合时短接，使变频器开始运转。AM、COM为变频器的模拟量输出信号，在变频器的功能码中可设定为变频器的输出电流。PS01、PS02为集电极开路输出信号，分别设定为变频器的SPD1、SPD2信号，这两个信号分别设定为变频器的最高转速及最低转速，在最高转速时KAI吸合，在最低转速时KAZ吸合，KA1、KA2触点输入到PLC中，以控制程序的运行。 4结语

专用供水变频器将变频器及PLC集成一体，是集供水控制和供水管理一体化的系统，其内置供水专用P工D调节器及PLC，外部只需加一只压力传感器，即可方便地组成闭环供水系统，随着设备的不断更新改进，相关控制理论应用的不断完善，监控软件功能的不断强大，本系统的应用范围会不断扩大、节能效果明显、成本低廉。

参考文献：

[1] 陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京:机械工业出版社, 2008.

[2] 胡寿松.自动控制原理[M].北京:科学出版社,2008.

作者：谭杰,胡真瑞