變頻器在城市供水系統(tǒng)中應(yīng)用的再探討山西省冶金設(shè)計(jì)院張斌定、高效、節(jié)能的目的。

　　隨著城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，居民的日常用水量隨之升高，同時(shí)對供水系統(tǒng)所造成的水壓波動也越來越大。通常，供水是隨時(shí)間而變化的，因季節(jié)、晝夜相差很大。用水和供水的不平衡主要表現(xiàn)在水壓上，即用水多而供水少則水壓低，用水少而供水多則水壓高。傳統(tǒng)的方式是采用水箱和水塔、氣罐加壓的方法，但這種方法在目前的城市用水規(guī)模和供水要求中均顯出明顯的不足。變頻器的產(chǎn)生與其在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用，不僅解決了用水、供水之間的矛盾，而且優(yōu)化了供水系統(tǒng)的性能，還具有明顯的節(jié)能效果。

　　1城市供水系統(tǒng)目前存在的問題城市供水管網(wǎng)屬于多水源供水管網(wǎng)，送水二級泵房受管網(wǎng)的影響較大，壓力和流量隨用戶用水量變化而變化。為了滿足城市居民生活及工業(yè)用水，水廠在管理操作中，依據(jù)管網(wǎng)壓力和流量的變化，采用人工調(diào)節(jié)水泵運(yùn)行臺數(shù)的方法來實(shí)現(xiàn)出水壓力的基本穩(wěn)定。這種控制方法存在的主要問題是由于單臺水泵調(diào)節(jié)幅度大，壓值時(shí)常高于或低于所需要的壓力值。這種運(yùn)行方式不僅不能很好的保證服務(wù)壓力，而且能量浪費(fèi)嚴(yán)重。

　　在城市供水系統(tǒng)中，二級泵站的設(shè)計(jì)通常是按比較大時(shí)用水量進(jìn)行考慮，這樣，水泵在正常運(yùn)行中，除了用水高峰期外，其余時(shí)間均處于欠負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，經(jīng)常性的能量消耗極大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，泵房的經(jīng)常運(yùn)行費(fèi)用占供水成本的50%~70%，因此，如何使二級泵站運(yùn)行在比較佳狀態(tài)，具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。

　　2城市供水系統(tǒng)分析針對城市供水系統(tǒng)目前尚存在的種種矛盾，采用變頻器進(jìn)行水泵電機(jī)調(diào)速，體現(xiàn)出其較高的使用價(jià)值。

　　在供水系統(tǒng)中，變頻器的使用主要有以下兩種方式：變頻恒壓供水和變頻變壓供水，但更多采用的是變頻恒壓供水系統(tǒng)，原理如所示：變頻器反饋信息水泵電機(jī)壓力變送器變頻恒壓供水系統(tǒng)原理圖第一：張斌，男，1964年生，1986年畢業(yè)于太原工業(yè)大學(xué)電機(jī)系，現(xiàn)在山西省冶金設(shè)計(jì)院工作，工程師。郵編：在變頻器內(nèi)部，設(shè)置了多種系統(tǒng)保護(hù)功能，能隨時(shí)保證系統(tǒng)的安全、正常運(yùn)行，操作面板監(jiān)視器可顯示各個(gè)運(yùn)行參數(shù)的內(nèi)容。當(dāng)保護(hù)功能起作用時(shí)，監(jiān)視器就會立刻顯示警告或報(bào)警的內(nèi)容，幫助并盡快發(fā)現(xiàn)和排除故障。計(jì)算機(jī)能通過串行接口與變頻器建立通信連接，并可對變頻器進(jìn)行起?？刂?、頻率設(shè)定、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、功能代碼讀取等操作，實(shí)現(xiàn)對多臺變頻器的遠(yuǎn)程集中管理。

　　4城市供水控制系統(tǒng)的原理介紹在城市供水系統(tǒng)中，目前常用的變頻控制方式為一對一，效果不錯(cuò)但存在的問題為一次性投資過大一臺變頻器的價(jià)格約為相應(yīng)電機(jī)本身價(jià)格的8~ 10倍），占地面積大，運(yùn)行費(fèi)用相對較高。針對這種情況，本文提出采用一拖N的方式既節(jié)約了投資，同樣可以達(dá)到供水壓力平穩(wěn)的目的?？刂撇糠钟靡慌_變頻器，帶多臺泵。現(xiàn)以三臺水泵為例，每臺水泵既可以工作在常規(guī)工頻泵模式，也可以工作在變頻泵模式。每臺水泵只能處于工頻或變頻其中一種，通過繼電器互鎖保證其安全與可靠。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如所示。

　　通過使用變頻器內(nèi)部的PID調(diào)節(jié)器，將壓力變送器的信號作為反饋信號，檢測管網(wǎng)中的實(shí)際壓力，變頻器根據(jù)壓力反饋信號調(diào)節(jié)水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到管網(wǎng)壓力恒定的目的。

　　現(xiàn)針對不同系統(tǒng)逐一作出分析：變頻恒壓供水系統(tǒng)。變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)置簡單，應(yīng)用廣泛。只要將出水口壓力設(shè)定好，通過壓力反饋實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，變頻器就可自動調(diào)節(jié)頻率來滿足恒壓需要。

　　定流量控制。定流量控制方式是不管出水壓力為多少，變頻器設(shè)定一定的流量，運(yùn)行頻率根據(jù)實(shí)際的流量變化而變化。當(dāng)實(shí)際流量高于設(shè)定流量時(shí)，變頻器運(yùn)行頻率下降，使實(shí)際流量下降到設(shè)定流量；反之，當(dāng)實(shí)際流量低于設(shè)定流量時(shí)，變頻器運(yùn)行頻率上升，使實(shí)際流量下降到設(shè)定流量，從而實(shí)現(xiàn)定流量自動控制的目的，此控制方案的設(shè)定也甚廣泛。

　　3變頻器將PID調(diào)節(jié)器以及簡易可編程控制器的功能都綜合進(jìn)了變頻器，形成了帶有各種應(yīng)用宏的新型變頻器，這不僅降低了生產(chǎn)成本，還提高了工作效率。

　　變頻器內(nèi)部自帶的PID調(diào)節(jié)器采用了優(yōu)化算法，使水壓的調(diào)節(jié)十分平滑、穩(wěn)定。同時(shí)，為了保證水壓反饋信號值的準(zhǔn)確不失真，可對該信號設(shè)置濾波時(shí)間常數(shù)，再對反饋信號進(jìn)行換算，使系統(tǒng)的調(diào)試非常簡單、方便，節(jié)省了安裝調(diào)試時(shí)間。

　　PID控制功能是指從外部變換器輸入的模擬信號反饋輸入到變頻器，并取得與變頻器設(shè)定頻率指定之間的偏差，根據(jù)5比例）、：（積分）、卩微分）進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)載一側(cè)的動作跟隨指令變化利用安裝在城市生活用水的壓力變送器將水的的一種控制功能。在負(fù)載發(fā)生變動時(shí)，能根據(jù)一直壓力信號傳輸?shù)阶冾l器中調(diào)節(jié)器，根據(jù)與調(diào)節(jié)器的跟隨指令值而始終保持穩(wěn)定狀態(tài)。工作原理如設(shè)定值和報(bào)警上下限比較，傳送信號給變頻器主機(jī)，所示：系統(tǒng)的起停泵分別由此調(diào)節(jié)器部分的壓力下限信號和主機(jī)頻率下限信號決定。假如壓力低，調(diào)節(jié)器給主機(jī)一個(gè)壓力下限信號，使M1工作于變頻工作狀態(tài)，輸出的頻率逐漸增大，經(jīng)過一段時(shí)間的調(diào)節(jié)，如壓力還低，這時(shí)，變頻器主機(jī)讓M1工作于工頻狀態(tài)，使M2處于變頻工作狀態(tài)，如壓力還低，再讓M2工作于工頻狀態(tài)，使M3處于變頻工作狀態(tài)，依次類推。當(dāng)壓力達(dá)到調(diào)節(jié)器部分上限報(bào)警值時(shí)，調(diào)節(jié)器部分的輸出降低，變頻器頻率降低，低到頻率下限設(shè)定值時(shí)，主機(jī)根據(jù)先啟先停的原則控制水泵電機(jī)的運(yùn)行，剛才是M1、M2兩電機(jī)工頻工作，M3變頻工作，M1比較先啟動，所以先停，如壓力還高/，（下轉(zhuǎn)第*礦山建立了鋼渣-酸性廢水滲濾床，采用石灰?guī)r作為截流堰，使酸性廢水緩慢透過由鋼渣構(gòu)成的過濾層，該系統(tǒng)從2000年建成以來始終保持穩(wěn)定的中性出水水質(zhì)。日本利用轉(zhuǎn)爐鋼渣中的石灰等有效成分提高受污泥等污染的封閉性海域的海底水質(zhì)和底質(zhì)，如東京灣、伊勢灣、瀨戶內(nèi)海等，已有預(yù)試驗(yàn)結(jié)果。我國近年來也出現(xiàn)了以下幾種新的利用方式：①鋼渣生產(chǎn)高強(qiáng)空心砌塊。鋼渣小型空心砌塊是鋼渣、膠凝材料、輕集料、水以及化學(xué)外加劑等按一定比例經(jīng)強(qiáng)制攪拌、澆注成型、脫模干燥、養(yǎng)護(hù)而成。其性能優(yōu)良，廢渣利用率達(dá)到50%，具有體輕、高強(qiáng)、隔熱、保溫、成本低、工藝簡單、生產(chǎn)周期短的優(yōu)點(diǎn)，是一種高強(qiáng)、利廢、節(jié)能與高效能的新型綠色墻體材料；②鋼渣生產(chǎn)人造石。將鋼渣和鐵渣熔融后，添加鈉、鈷等化合物冷卻固化，制成乳白色人造石。適當(dāng)調(diào)整添加物質(zhì)和熔融時(shí)的保護(hù)氣氛，可制成青、綠、紅等顏色的人造石，除用做領(lǐng)帶別針和垂飾等裝飾品外，可進(jìn)一步研究做樓板、花磚、網(wǎng)球場和高爾夫球場彩色砂。

　　3結(jié)語開發(fā)爐外脫磷技術(shù)，開展轉(zhuǎn)爐鋼渣水淬、電爐氧化渣水淬、罐式熱法等鋼渣處理的新工藝的研究，進(jìn)一步加大鋼渣做為燒結(jié)劑的推廣力度。

　　研究鋼渣中不穩(wěn)定顆粒的性質(zhì)，提高鋼渣質(zhì)量，解決鋼渣公路的收縮裂紋問題，提高鋼渣建筑材料的使用與安全性能。

　　加大鋼渣在土地性能及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的研究，克服以往試驗(yàn)缺乏連續(xù)性，無法得出科學(xué)結(jié)論的缺點(diǎn)，開辟有效降低鋼渣利用成本的新路。

　　一方面進(jìn)一步鞏固我國鋼渣利用的傳統(tǒng)途徑，另一方面利用我國大規(guī)模環(huán)保型城市化建設(shè)的契機(jī)，積極開拓鋼渣綜合利用的新途徑，如變廢為寶“的鋼渣空心磚、樓板、色砂等建筑材料具有極為廣闊的市場；‘以廢治廢”的鋼渣混凝劑，既可減少資源消耗，又能治理廢水和固體廢棄物-鋼渣，一舉兩得。

　　建立、健全鋼渣分類機(jī)制，根據(jù)不同冶煉階段的鋼渣在活性與穩(wěn)定性上差異進(jìn)行分類，并選擇與其性能相適應(yīng)的綜合利用方法。

　　改變傳統(tǒng)的人工撿揀方式，引進(jìn)破碎和磁選設(shè)備，完善設(shè)備的配套設(shè)計(jì)和系列化，提高效率。

　　開發(fā)鋼渣的醫(yī)、藥用價(jià)值及其他潛在價(jià)值。