无负压智能变频供水系统的设计

无负压智能变频供水系统的设计

杨海义

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摘  要

在日常生活期间，无论是电能还是水资源都发挥着关键的作用。根据我国国情，水资源稀少是当前的主要问题。想要减少资源的损耗，就必须提升资源使用率。随着经济的不断提升，大家的生活质量也得到了极大改善，相关部门也将城市化进程提上了日程。目前来看，一线城市的资源十分充足，地方政府也将建设了一系列高层建筑。因此，传统供水方式也逐渐被时代所淘汰，变频恒压技术成为了当下的潮流趋势。对于恒压变频无负压供水系统来说，在最近的这段时间当中已经成为了我们国家当中非常重要的一个部分。同时由于当前我们国家科学技术的日益进步，我们国家的人民对于二次用水方面也提出了新的要求，同时对用水的节能方面有了更高的要求，因此通过这种方式，实际上发现并不会像我们之前想象的一样节能，同时对于供水的品质以及安全性方面也有着比较大的缺陷。

关键词　恒压变频；无负压供水；节能

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第1章 前言

由于变频器的出现，变频调速系统也受到了大家的关注，并在电源中发挥了作用，其中，交流电具备一定的代表性。该系统可以将居民需求作为依据，对相关参数进行调节。最近几年，相关资料显示，逆变器在国内的增长率较为稳定，在12%到15%之间，不仅专业性有所提升，也不会对环境造成伤害，推动了该技术的发展进程。

第2章 供水系统的设计方案

2.1系统设计方案的比较与选择

在设计期间，可以将水泵控制周期、变频器控制情况等作为依据开展工作，与此同时，也需要根据设备现状和特点，选择合理的运行方式，包括工频、变频等等，结合水压波动情况，将水压维持在稳定阶段，除此之外，也可以保证数据传送的及时性。

将设计要求作为依据，制定差异化的设计方案，通过对比的方式找出所有方案的优势和缺陷，保证最终方案的科学性。

（1）专用变频器控制系统

由专用变频器，带有供水基板和压力传感器组成的信号检测电路用于控制水系机组。在设置反馈、参考压力值等显示功能上，操作较为麻烦，无法自动实现水泵运行的实时控制，并且它的缺点为其输出接口的扩展功能缺乏灵巧性，以至于数据通信困难，限制了拖动操作的能力，所以只用于要求不高的、小容量的场所。

（2）单片机控制系统

用单片微处理器和通用变频器的组合用作核心控制系统，并通过处理由压力传感器反馈的电信号来控制泵单元的运行。这种方法控制误差小，算法灵活，性价比高，但程序开发所需时间长，程序运行之后如果出现问题，想要修正错误是困难的。同时在变频器运行时，必须采取相应的抗干扰措施来避免干扰才能确保系统的可靠性和稳定性。由此得知，此方案也不是最佳的选择方案。

（3）可编程序控制器控制

该端口不仅用途较多，扩展性也十分提出，且电路结构并不复杂，在出现问题的情况下，可以为维修工作提供便利。除了可以保障系统的正常工作，也能够规避相关影响因素。综上所述，负荷数值和系统之间并没有任何关联，且不会受到场合的制约，该系统主要由以下部分构成，如MM430变频器、用smart200等。

2.2调速控制方式的选择

自本世纪以来，由于相关电子技术的不断进步，如交流调速技术等，交流电机性能也日趋完善，价格却没有发生条带变化，和直流调速系统相比甚至略胜一筹。在使用期间，可以电源频率作为依据，对电动机速度进行调整，从而更改水源的流速。也能够借助磁极的变化更改的数量和改变电动机的转差率从而达到调整电动机速度的目的。

电动机速度详细的计算公司如下：

其公式中为异步电机的同步转速，它是电源频率与电动机极数的60倍之比；为异步电动机转差率，它是异步电动机的同步转速与电动机的转子转速的差值与同步转速之比。

从上式可知，当磁极对数P和转差率固定时，电机转子转速与只定子功率频率成正比，因此，可以连续且平滑地调节异步电动机的电源的频率。实现恒压供水通过控制三相异步电动机的速度以控制泵的循环。

2.3变频器

本控制系统从安全性、舒适性、经济性角度来看，选用西门子生产的MM430型变频器，对于这种型号的变频器来说，实际上相比较于之前变频器设计更加优化，具有利用率高、稳定性好的优点，操作面板更适用于工作人员来操作。MM430变频器针对不同场合而开发了许多功能。变频器的大部分参数无需设置，本文的水泵只用到变频器的几个功能，仅用对风机水泵这类负荷的参数进行设置。

2.4 PLC的选择

PLC已经在各个领域广泛地使用。在基本逻辑控制、网络通讯、位置控制、处理数据以及闭环控制几个方面PLC性价比和应用范围一直不断地扩展[4]。在整个控制系统中，PLC起到核心控制作用，在选择PLC时，选择一部满足控制要求的可编程控制器是使设计得以实现至关重要的一步。主要的输入信号包括急停、手动/自动、缺水保护、水泵1号至5号的故障、辅助泵故障、变频器故障等，共10个输入信号；水泵变频/工频运行、辅助泵变频/工频运行、报警喇叭等13个输出信号。在PLC品牌的选择上，通过给水电气控制系统的功能条件，斟酌系统的市场接受度，工作平稳性，可靠性和卓越的性价比，PLC选择的型号为smart200 sr40 。

2.5水泵的选取

供水系统的运行是整个系统的执行机构，通过抽水来实现。所以正确地选择合适的水泵也是影响供水系统的一个非常重要的因素。

当我们在对水泵进行选择的过程当中，也会要求水泵的扬程不能够比实际上所使用的扬程小区，这就能够比较有效地解决电动机过载的问题。

在对系统进行检测的过程当中，非常必要的一个部分就是压力传感器。因为这个装置实际上能够将水的压力进行实时反馈，并且将其最终转换成为电流信号（在4至20mA之间变化）的标准信号传输到PLC设备模块EM235。最终将新的数值和原来的数值进行比较，以获得调整[6]。调节参数将发送到变频器然后由其来控制泵的速度，想要维持管网中的压力保持在给定值，所以要调节系统的供水量。输入电机的电压和频率会随着供水的负荷改变而发生变化。

供水系统的压强是，以下单位都是估计标准单位,。体积小，重量轻，结构简单，运行可靠是该传感器的特点，采用YTZ-150电位器式的压力传感器。供水高度一般小于19层楼高，因此本系统供水系统输出压力不大于0.6Mpa。

第3章 结论

在二次供水系统中运用无负压供水技术除了可以节省大量的电能资源以外，相较于以往的二次供水系统，新系统可以实现自动化操作和远程控制，泵站可以不用人长期值守，减少了人力成本投入，同时也不需要定期对水池进行消毒处理，可以节能大量的人力物力投入。此外，不锈钢水泵的使用寿命相对较长，也性能比较稳定，可以较少部分维护管理的费用。总体而言，在二次供水系统中运用无负压供水技术可以有效降低系统运行成本，相对于以往的二次供水系统，其运行过程中所需要的人力物力以及财力投入将大大降低，经济效益极为明显。

参考文献

[1]郭克芬.浅谈无负压变频恒压供水[J].山西建筑,2019(3):2.

[2]李瑜林.浅谈无负压变频恒压供水的应用及前景[J].山西建筑,2019(21):2.

[3]梁波.无负压变频恒压供水自控技术研究[J].山西建筑,2020(19):3.

[4]陈然,徐浩.无负压变频恒压供水分析探讨[J].四川建筑,2019(1):3.