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摘要：在传统供水系统中，水泵变频设备自动化程度高，具有安全、高效、节能等诸多优点，在我国的使用也越来越普遍。在变频器供水系统操作时，应当注意系统工作时因压力问题导致的震荡现象，防止水泵供水系统频繁启动，注意设备泵的模拟输出值。应该努力在供水系统中推广使用变频设备，也应该认真总结使用中在的问题，进一步提高水泵供水系统效率。
关键词：变频器；水泵供水系统；注意事项
引言
变频调速已被公认为是最理想、最有发展前途的调速方式之一，在各个行业都得到了大量应用。特别是在钢铁行业，由于辊道、起重设备、风机及水泵等设备的大量使用，造成了能源的浪费，通过应用变频器，可以延长设备的正常工作周期和使用寿命，使操作和控制系统得以简化，对提高整个设备自动化水平及可靠性具有十分重要的作用。在工作时通过电机控制阀门可能出现过载现象，有时会出现在水流量较小时压力反而较大等问题。另一种调节水泵压力和流量的方式是概念水泵的转数，如果需要流量较大，可以调高水泵转数。如果需要较小的流量，则可以降低水泵的转数。实际工作中，水泵转数的调节主要通过使用变频器来实现。
1供水系统构成及原理
1.1供水系统构成
变频供水系统主要由压力传感器、PLC控制单元、大功率变频器、水泵机组、管道、水位传感器等组成。一般大型小区或者高校校园中供系统多采用多台水泵及电机，根据用水量的大小投入不同数量的电动机。整个系统中必须有备用泵，保障不间断的供水运行。供水压力信号由管网出口端的压力传变送器产生，并把压力转换为4-20mA的电流信号送入变频器内部。变频器内部设置期望的供水压力参数，而压力表反馈信号与压力设定值进行比较，经过变频器内部的PID运算，把结果转换为调整变频器频率的启动信号。该结果高于与压力设定值一段时间，则降低变频器的输出频率运行，若达到变频器的最低运行频率仍旧无法满足要求，则退出一台水泵运行。相反，如果当前变频器已经达到频率上限值，但是压力反馈至还低于设定值，则系统自动增加一台水泵变频运行，提高供水压力。由于变频器自带的PID控制，故管道供水压力调节稳定。
1.2供水系统工作原理
该系统采用一台55KW变频器拖动三台电机运行。性价比较高。供水主电路接触器KM1、KM3、和KM5用于变频输出控制。而接触器KM0、KM2和KM4接于工频电源，实现各台电机的工频运行。空气断路器（QF）是电源开关器件，做短路保护。热继电器（FR）做过载保护。该系统中，变频器可以实现对任意一台电机的软启动和恒压供水控制。首先KM1吸合，由变频器软启动M1电动机变频状态下工作。当用水量增大，变频器运行至上限频率50Hz时，水压仍然低于低于压力设定值，则变频器停止输出。KM1接触器断开，KM0吸合将M1切换为工频工作。然后使KM3接触器吸合，M2电动机投入变频运行。当M2电机的运行频率也达到上限频率，而水压仍低于设定值时，可以变频驱动M3电动机变频运行；减泵的工作过程：假设三台泵满负荷运行，M1、M2工频运行，M3变频运行。当用水量减少、变频器运行频率低于下限值20HZ时，但管网压力仍偏高时，PLC接收变频器的最低运行频率信号，延时后，接触器KM5接触器断开，水泵M3停止运行，KM2失电复位、而KM3变频器运行。如果输出频率仍然低于下限值，则继续减泵，直至只有一台水泵M1变频运行。
2变频器在水泵供水系统中的应用的具体应用
2.1工作原理
从原理上看，变频器是通过改变水泵电机的转速从而实现水压和水量调节的。
变频器调节水压力和水量具有精度高的特点，从而使变频器和水泵在最有效的范围内工作，并根据需要随时变换水压、调整水量的大小，起到节水节能的作用，这与国家提倡的绿色发展、可持续发展的理念十分契合。根据物理学中流体力学的知识，处在高速旋转中的物体，其轴功率与它的转速的立方成正比例关系。因此，要想提高水泵的功率，只需要稍微提高水泵的转速就可以达到目的。从节能的角度看，通过调整转速来实现是十分必要可行的。控制变频器需要使用水位变送器电源和压力变送器，具体的调节过程包括“粗调”和“微调”。在粗调时，如果水网所承受的实际压力比预先设定的压力小，变频器的实际输出功率就会上升，当功率上升达到上限，水网的压力仍然小于实际设定压力，那么变频器就会自动切换到正常电源频率，并同时启动另一水泵，使其在变频状态下工作。而微调则是通过PID控制器实现，主要实现途径除了使用PLC编程，也可以使用控制器自带的PID算法。
2.2工作方式
变频器供水系统主要有两种工作方式：一是现场操作，二是远程操控。现场操作主要是通过手动完成的，同时具有信号反馈的功能，适用于当变频器出现故障需要维修或者对其进行定期检查时，可以根据现场情况和水泵的实际情况进行操作，控制系统的停止或者开始。在远程操控变频器的过程中，主水泵和备用水泵通过循环投切的方式开启切换，当变频器出现故障时，软启动器自动按下转换按钮，从而代替变频器工作。当合上自动开关后，主水泵的电机就进入工作状态，变频控制器就开始上升，同时可以对传感器的压力数据进行检测。如果水压较小，变频输出功率就会不断升高，达到50赫兹时，主水泵就会以工业电压频率工作，启动备用水泵并不断加大水压，这样就可以使压力达到水泵可以正常工作的状态。如果水泵系统在工作的时候遇到突发状况，如停电或其他故障造成停机，系统会自动重启，然后按照预先设置好的顺序启动变频器和水泵。要使供水系统正常工作，系统调频设置非常关键，操作人员应将供水管路总压力作为变频水泵的最高工作水压，然后科学设定变频器压力，这样可以有效提高系统的压力曲线。通过这样的设定，就可以使供水系统中的主、备用泵之间总有一台处于正常工作状态，同时使另一台停止工作或以工业电压频率工作。
3变频器供水系统操作注意事项
3.1防止水泵供水系统频繁启动
对整个供水系统而言，如果水压正常，水泵供水设备是处于停止状态的；只有当供水系统的压力值小于设备设定值时，变频水泵系统才会启动。但是，系统如果频繁地在启动———停止状态中切换，会影响到整个设备的使用寿命。为了避免出现这种情况，可以根据供水系统的实际情况，适当调高各项参数的设定值，减少水泵供水系统启停的频率。
3.2注意设备泵的模拟输出值
如果水泵供水系统模拟输出值设置不合理，设备就不能正常稳定地工作。因此，一定要根据供水系统的实际情况科学设置水泵的模拟输出值。如果水泵经常出现故障，就需要考虑是否是系统设定的问题，并进行改进。检测的方式是先将控制器设定在“手动”状态，然后使用万用表测量不同频率下控制器的输出状态，如果控制器输出频率与系统工作的频率不一致，那就需要调整控制器的模拟输出值。
结束语
与传统供水系统相比，水泵变频设备自动化程度高，具有安全、高效、节能等诸多优点，在我国的使用也越来越普遍。一方面应该努力在供水系统中推广使用变频设备，另一方面也应该认真总结使用中存在的问题，进一步提高水泵供水系统的效率。
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