介紹了變頻調(diào)速技術(shù)節(jié)能分析，闡述了小區(qū)變頻恒壓供水系統(tǒng)基本構(gòu)成和控制參數(shù)選擇、變頻器運(yùn)行參數(shù)設(shè)置的要點(diǎn)，并就小區(qū)變頻恒壓供水系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了分析。

一、 概述

　　交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)是一項業(yè)已廣泛應(yīng)用的節(jié)能技術(shù)。由于電子技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻器的性能有了極大提高，它可以實現(xiàn)控制設(shè)備軟啟軟停，不僅可以降低設(shè)備故障率，還可以大幅減少電耗，確保系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、長周期運(yùn)行。
長期以來區(qū)域的供水系統(tǒng)都是由市政管網(wǎng)經(jīng)過二次加壓和水塔或天面水池來滿足用戶對供水壓力的要求。在小區(qū)供水系統(tǒng)中加壓泵通常是用最不利用水點(diǎn)的水壓要求來確定相應(yīng)的揚(yáng)程設(shè)計，然后泵組根據(jù)流量變化情況來選配，并確定水泵的運(yùn)行方式。由于小區(qū)用水有著季節(jié)和時段的明顯變化，日常供水運(yùn)行控制就常采用水泵的運(yùn)行方式調(diào)整加上出口閥開度調(diào)節(jié)供水的水量水壓，大量能量因消耗在出口閥而浪費(fèi)，而且存在著水池“二次污染”的問題。變頻調(diào)速技術(shù)在給水泵站上應(yīng)用，成功地解決了能耗和污染的兩大難題。

二、 變頻節(jié)能理論

１、交流電機(jī)變頻調(diào)速原理

　　交流電機(jī)轉(zhuǎn)速特性：n=60f(1-s)/p，其中n 為電機(jī)轉(zhuǎn)速，f為交流電頻率，s 為轉(zhuǎn)差率，p為極對數(shù)。

　　電機(jī)選定之后s 、p則為定值，電機(jī)轉(zhuǎn)速n和交流電頻率f 成正比，使用變頻器來改變交流電頻率，即可實現(xiàn)對電機(jī)變頻無級調(diào)速。

２、根據(jù)離心泵的負(fù)載工作原理可知：

流量與轉(zhuǎn)速成正比：ｑ∝ｎ
轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比：ｔ∝ｎ２
功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比：ｐ∝ｎ３
而且變頻調(diào)速自身的能量損耗極低，在各種轉(zhuǎn)速下變頻器輸入功率幾乎等于電機(jī)軸功率，由此可知在使用變頻調(diào)速技術(shù)供水時，系統(tǒng)中流量變化與功率的關(guān)系：
ｐ變＝ｎ３ｐ額＝ｑ３ｐ額
采用出口閥控制流量的方式，電機(jī)在工頻運(yùn)行時，系統(tǒng)中流量變化與功率的關(guān)系：ｐ閥＝（０.４+０.６ｑ）ｐ額
其中，ｐ為功率
　　　ｎ為轉(zhuǎn)速
　　。鹽髁?lt;br>例如設(shè)定當(dāng)前流量為水泵額定流量的６０％，則采用變頻調(diào)速時ｐ變＝ｑ３ｐ額＝０.２１６ｐ額，而采用閥門控制時ｐ閥＝（０.４+０.６ｑ）ｐ額＝０.７６ｐ額，節(jié)電＝（ｐ閥-ｐ變）／ｐ閥＊１００％＝７１.６％。

流量% 100 90 80 70 60 50
節(jié)電率% 0 22.5 41.8 61.5 71.6 82.1

　　由此可見從理論計算結(jié)果可以看到節(jié)能效果非常顯著，而且在實際運(yùn)行中小區(qū)變頻恒壓供水技術(shù)比傳統(tǒng)的加壓供水系統(tǒng)還有自動控制恒壓、無污染等明顯優(yōu)勢。

　　而且新型的小區(qū)變頻恒壓供水系統(tǒng)能自動地控制一至多臺主泵和一臺休眠泵的運(yùn)行。在管網(wǎng)用水量減少到單臺主泵流量的約1/6-1/8時，系統(tǒng)自動停止主泵，啟動小功率的休眠泵工作，保證系統(tǒng)小流量供水，解決小流量甚至零流量供水時大量電能的浪費(fèi)問題，從運(yùn)行控制上進(jìn)一步節(jié)能。

三、 變頻恒壓供水系統(tǒng)及控制參數(shù)選擇

1、變頻恒壓供水系統(tǒng)組成

　　小區(qū)變頻恒壓供水系統(tǒng)通常是由水池、離心泵（主泵+休眠泵）、壓力傳感器、pid調(diào)節(jié)器、變頻器（主泵+休眠泵）、管網(wǎng)組成（如圖1）。工作流程是利用設(shè)置在管網(wǎng)上的壓力傳感器將管網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)因用水量的變化引起的水壓變化，及時將信號（4-20ma或0-10v）反饋pid調(diào)節(jié)器，pid調(diào)節(jié)器對比設(shè)定控制壓力進(jìn)行運(yùn)算后給出相應(yīng)的變頻指令，改變水泵的運(yùn)行或轉(zhuǎn)速，使得管網(wǎng)的水壓與控制壓力一致。

2、變頻恒壓供水系統(tǒng)的參數(shù)選取

　　（1）、合理選取壓力控制參數(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)低能耗恒壓供水。這個目的的實現(xiàn)關(guān)鍵就在于壓力控制參數(shù)的選取，通常管網(wǎng)壓力控制點(diǎn)的選擇有兩個：一個就是管網(wǎng)最不利點(diǎn)壓力恒壓控制，另一個就是泵出口壓力恒壓控制。兩者如何選擇，我們來簡單分析一下（如圖2）。

　　管網(wǎng)最不利點(diǎn)壓力恒定時，管網(wǎng)用水量由qmax減少到q1，水泵降低轉(zhuǎn)速，與用水管路特性曲線a（不變）相交于點(diǎn)c，水泵特性曲線下移，管網(wǎng)最不利點(diǎn)壓力h0。而泵出口壓力恒壓控制時，則ha不變，用水量由qmax減少到q1與ha交于b點(diǎn)，用水管路特性曲線a上移并通過b點(diǎn)，管網(wǎng)最不利點(diǎn)壓力變?yōu)閔b，hb - h0的揚(yáng)程差即為能量浪費(fèi)，所以選擇管網(wǎng)最不利點(diǎn)的最小水頭為壓力控制參數(shù)，形成閉環(huán)壓力自控系統(tǒng)，使得水泵的轉(zhuǎn)速與pid調(diào)節(jié)器設(shè)定壓力相匹配，可以達(dá)到最大節(jié)能效果，而且實現(xiàn)了恒壓供水的目的。

　　（2）、變頻器在投入運(yùn)行后的調(diào)試是保證系統(tǒng)達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)的必要手段。變頻器根據(jù)負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量的大小，在啟動和停止電機(jī)時所需的時間不相同，設(shè)定時間過短會導(dǎo)致變頻器在加速時過電流、在減速時過電壓保護(hù)；設(shè)定時間過
長會導(dǎo)致變頻器在調(diào)速運(yùn)行時使系統(tǒng)變得調(diào)節(jié)緩慢，反應(yīng)遲滯，應(yīng)變能力差，系統(tǒng)易處在短期不穩(wěn)定狀態(tài)中。
為了變頻器不跳閘保護(hù)，現(xiàn)場使用當(dāng)中的許多變頻器加減速時間的設(shè)置過長，它所帶來的問題很容易被設(shè)備外表的正常而掩蓋，但是變頻器達(dá)不到最